Combien de temps
le Soleil va-t-il encore briller ?

Publié le 07 novembre 2007

Histoires de savoirs - La chronique de Jean-Luc Nothias

NOTRE SOLEIL, une étoile pas comme les autres, n'a pas de problème de pétrole, lui. Mais du carburant, il en a, et pour très longtemps encore. Et nous pourrons profiter de ses bienfaits pendant des générations et des générations. Sauf catastrophe cosmique ou asphyxie de la planète. Mais, chaque jour qui passe, des étoiles naissent et meurent « naturellement » dans l'Univers. Notre Soleil n'échappera pas à la règle.

Pour calculer plus précisément la durée de vie « normale » de notre Soleil, il faut revenir à l'origine et aux mécanismes présidant à la naissance des étoiles. Celles-ci se forment à partir de vastes nuages de matières présentes dans l'espace en très faibles quantités. Juste quelques maigres atomes par mètre cube. Petit à petit, sous l'action des forces de gravité, ces poussières, essentiellement de l'hydrogène, vont s'agglomérer, se contracter en immenses boules de matière.

Au fur et à mesure de la croissance de cette boule, sa température interne va s'élever. On estime qu'à partir d'environ 10 millions de degrés les réactions de fusion thermonucléaire s'enclenchent. C'est-à-dire que l'hydrogène va se transformer en hélium en libérant beaucoup d'énergie. Dont une partie sous forme de lumière. C'est là que l'étoile naît. Il ne lui a fallu pour cela « que » quelques dizaines de millions d'années. Quant à son avenir, il est dicté essentiellement par sa taille. Certaines étoiles, formées dans des nuages interstellaires trop petits ou pas assez denses, n'atteignent jamais la taille critique nécessaire à l'allumage de leur réacteur interne. Elles sont « mort-nées » et on les appelle « naines brunes ». Pour les étoiles plus grosses que notre Soleil, diverses voies s'offrent. Une fois leur hydrogène entièrement consommé, leur coeur se contracte tandis que leurs couches superficielles forment une enveloppe gazeuse incandescente qui se dilate. Après être passée par ce stade de « géante rouge », l'étoile entame son ultime cycle avant de mourir. Elle peut se contracter à nouveau, devenant une « naine blanche », puis une « naine noire » en refroidissant.

Mais elle peut aussi - c'est le cas des plus grosses - passer du stade de « géante rouge » à celui de « supergéante rouge » avant d'exploser avec une brillance inégalée. Elle devient alors une supernova. Le coeur de l'étoile peut, quant à lui, donner naissance soit à des étoiles à neutrons, soit aux fameux trous noirs. Et le nuage formé par les poussières de l'explosion sera capable de redonner naissance à une ou plusieurs étoiles.

Un solitaire bien « sage »

Notre Soleil, lui, est une étoile « sage » à double titre. D'abord parce qu'il est jaune, ce qui montre que son réacteur thermonucléaire « ronronne » sagement en brûlant son hydrogène à un rythme constant. Ensuite parce qu'il est solitaire. Les étoiles évoluent en effet en grande majorité par deux, voire trois ou plus en tournant les unes autour des autres. L'astre de nos vies a un diamètre de 1,4 million de kilomètres (11 fois plus grand que la Terre) et pèse 2 suivi de 30 zéros kilos (plus de 300 000 fois la Terre). En son centre, la température est de quelque 14-15 millions de kelvins. En une seconde, le soleil fournit quelque 400 millions de milliards de milliards de joules d'énergie. À comparer avec la production annuelle d'électricité par les Terriens qui est de 600 milliards de milliards de joules par... an. Une centrale nucléaire moyenne produit 1 milliard de joules par seconde.

On estime que 10 % de la masse solaire est assez chaude pour produire les réactions thermonucléaires libératrices d'énergie. De petits calculs, dont je vous épargnerai le détail, permettent de savoir que le Soleil brûle chaque seconde 627 millions de tonnes d'hydrogène transformés en 622,6 millions de tonnes d'hélium. Chaque seconde, le Soleil perd donc 4,4 millions de tonnes. Par voie de conséquence, sachant qu'il est né il y a 4,55 milliards d'années, sa durée de vie est de quelque... 10 milliards d'années. Il est donc à peu près à la moitié de sa vie.
Et il lui reste plus de 5 milliards d'années à briller. Ouf.

Combien y a-t-il d'étoiles dans l'univers ? Les chiffres n'ont plus grand sens à cette échelle. Dans notre seule galaxie, c'est-à-dire le grand rassemblement d'étoiles où se situe notre système solaire, les astronomes estiment qu'il y a quelque 200 milliards d'étoiles. Si chacune était un grain de sable, elles rempliraient entièrement un salon. En ne prenant que les étoiles jaunes comme notre Soleil, on remplirait un seau. Mais si on ne prenait que les étoiles visibles à l'oeil nu, on n'obtiendrait qu'une cuillerée à café. 42 000 étoiles étaient recensées dans le premier grand catalogue établi en 1800. En 1863, il en comptait 324 000. Et, à la fin du XIX^e siècle, on en recensait 2 millions. Aujourd'hui, on a du mal à compter, car il y a des milliards de galaxies et autres amas stellaires. On cite souvent le chiffre théorique de 70 000 milliards de milliards d'étoiles. Nos descendants sauront-ils trouver, dans les 5 milliards d'années qui restent, un moyen de remplacer notre Soleil ?