Le cycle de vie de notre Soleil a commencé il y a environ 4,6 milliards d'années. Dans environ 4,5 à 5,5 milliards d'années, lorsqu'il épuisera ses réserves d'hydrogène et d'hélium, il entrera dans sa phase de branche rouge géante (RVB), où il atteindra plusieurs fois sa taille actuelle et peut-être même consommera la Terre! Et puis, quand il a atteint la fin de son cycle de vie, on pense qu'il va souffler ses couches externes et devenir une naine blanche.
Jusqu'à récemment, les astronomes ne savaient pas comment cela se passerait et si notre Soleil finirait ou non comme une nébuleuse planétaire (comme le font la plupart des autres étoiles de notre Univers). Mais grâce à une nouvelle étude d'une équipe internationale d'astronomes, il est désormais entendu que notre Soleil mettra fin à son cycle de vie en se transformant en un anneau massif de gaz interstellaire lumineux et de poussière - connu sous le nom de nébuleuse planétaire.
Leur étude, intitulée «L'invariance mystérieuse de l'âge de la coupure de la fonction de luminosité de la nébuleuse planétaire», a récemment été publiée dans la revue scientifique La nature. L'étude a été dirigée par Krzysztof Gesicki, un astrophysicien de l'Université Nicolaus Copernicus, Pologne; et inclus Albert Zijlstra et M Miller Bertolami - un professeur de l'Université de Manchester et un astronome de l'Instituto de Astrofísica de La Plata (IALP), Argentine, respectivement.
Environ 90% de toutes les étoiles finissent par devenir une nébuleuse planétaire, qui retrace la transition qu'elles traversent entre une géante rouge et une naine blanche. Cependant, les scientifiques n'étaient pas sûrs auparavant si notre Soleil suivrait cette même voie, car il était considéré comme n'étant pas assez massif pour créer une nébuleuse planétaire visible. Pour déterminer si tel serait le cas, l'équipe a développé un nouveau modèle de données stellaire qui prédit le cycle de vie des étoiles.
Ce modèle - qu'ils appellent la fonction de luminosité de la nébuleuse planétaire (PNLF) - a été utilisé pour prédire la luminosité de l'enveloppe éjectée pour des étoiles de masses et d'âges différents. Ce qu'ils ont découvert, c'est que notre Soleil était juste assez massif pour finir comme une nébuleuse faible. Comme le professeur Zijlstra l'a expliqué dans un communiqué de presse de l'Université de Manchester:
«Lorsqu'une étoile meurt, elle éjecte une masse de gaz et de poussière - connue sous le nom d'enveloppe - dans l'espace. L'enveloppe peut représenter jusqu'à la moitié de la masse de l'étoile. Cela révèle le noyau de l'étoile, qui à ce stade de la vie de l'étoile manque de carburant, s'éteignant finalement et avant de mourir. Ce n'est qu'alors que le noyau chaud fait briller l'enveloppe éjectée pendant environ 10 000 ans - une brève période en astronomie. C'est ce qui rend visible la nébuleuse planétaire. Certains sont si brillants qu'ils peuvent être vus à de très grandes distances mesurant des dizaines de millions d'années-lumière, où l'étoile elle-même aurait été beaucoup trop faible pour être vue. »
Ce modèle a également abordé un mystère durable en astronomie, c'est pourquoi les nébuleuses les plus brillantes des galaxies lointaines semblent toutes avoir la même luminosité. Il y a environ 25 ans, les astronomes ont commencé à observer cela et ont découvert qu'ils pouvaient mesurer la distance aux autres galaxies (en théorie) en examinant leurs nébuleuses planétaires les plus brillantes. Cependant, le modèle créé par Gesicki et ses collègues contredit cette théorie.
En bref, la luminosité d'une nébuleuse planétaire ne ne pas descendre à la masse de l'étoile qui la crée, comme on le supposait précédemment. "Les vieilles étoiles de faible masse devraient faire des nébuleuses planétaires beaucoup plus faibles que les jeunes étoiles plus massives", a déclaré le professeur Zijlstra. «Cela est devenu une source de conflit depuis 25 ans. Les données indiquent que vous pouvez obtenir des nébuleuses planétaires lumineuses à partir d'étoiles de faible masse comme le Soleil, les modèles ont déclaré que ce n'était pas possible, rien de moins d'environ deux fois la masse du soleil donnerait une nébuleuse planétaire trop faible pour être vue.
Essentiellement, les nouveaux modèles ont démontré qu'après qu'une étoile a éjecté son enveloppe, elle chauffera trois fois plus rapidement que ce qu'indiquaient les anciens modèles - ce qui facilite considérablement la formation d'une nébuleuse planétaire brillante par les étoiles de faible masse. Les nouveaux modèles ont également indiqué que le Soleil est presque exactement à la limite inférieure pour les étoiles de faible masse qui produiront toujours une nébuleuse planétaire visible, quoique faible. Tout ce qui est plus petit, a ajouté le professeur Zijlstra, ne produira pas de nébuleuse:
«Nous avons constaté que les étoiles avec une masse inférieure à 1,1 fois la masse du soleil produisent des nébuleuses plus faibles et des étoiles plus massives que 3 masses solaires des nébuleuses plus brillantes, mais pour le reste, la luminosité prévue est très proche de ce qui avait été observé. Problème résolu, après 25 ans! ”
Au final, cette étude et le modèle produit par l'équipe ont des implications vraiment bénéfiques pour les astronomes. Non seulement ils ont indiqué avec une confiance scientifique ce qui arrivera à notre Soleil quand il mourra (pour la première fois), mais ils ont également fourni un puissant outil de diagnostic pour déterminer l'histoire de la formation des étoiles pour les étoiles d'âge moyen (quelques milliards d'années) ) dans les galaxies éloignées.
Il est également bon de savoir que lorsque notre Soleil atteindra la fin de sa durée de vie, dans des milliards d'années, quelle que soit la progéniture que nous laisserons, il pourra l'apprécier - même s'il regarde à travers les vastes distances de l'espace.
