Évolution post-séquence principale

Lorsqu'une étoile épuise l'hydrogène de son cœur, elle quitte la séquence principale et subit une succession rapide de changements structurels, se transformant en géante et allumant des carburants plus lourds selon une séquence déterminée principalement par sa masse.

Definition

L'évolution post-séquence principale est la séquence des étapes structurelles et de combustion nucléaire qu'une étoile traverse après avoir épuisé l'hydrogène de son cœur, menant des branches des géantes à son résidu terminal.

Scope

Le sujet couvre les phases de sous-géante et de branche des géantes rouges qui suivent l'épuisement de l'hydrogène du cœur, la combustion en coquille (shell burning) et la contraction du cœur, le flash de l'hélium dans les étoiles de faible masse et la branche horizontale, la branche asymptotique des géantes (asymptotic giant branch) à pulsations thermiques avec sa forte perte de masse, ainsi que l'évolution avancée divergente et les destins finaux des étoiles de faible, moyenne et forte masse.

Core questions

• Que se passe-t-il lorsqu'une étoile épuise l'hydrogène de son cœur ?
• Pourquoi une étoile se dilate-t-elle en géante après la séquence principale ?
• Comment l'hélium et les éléments plus lourds s'allument-ils à mesure qu'une étoile vieillit ?
• Comment la masse d'une étoile détermine-t-elle sa trajectoire post-séquence principale et son état final ?

Key concepts

• branche des géantes rouges
• combustion en coquille
• flash de l'hélium
• branche horizontale
• branche asymptotique des géantes
• perte de masse stellaire
• nébuleuse planétaire

Key theories

La combustion en coquille et les branches des géantes

Après l'épuisement de l'hydrogène du cœur, le cœur d'hélium inerte se contracte et se chauffe tandis que la combustion d'hydrogène se poursuit dans une coquille environnante ; l'enveloppe se dilate et se refroidit, faisant monter l'étoile le long de la branche des géantes rouges, et plus tard, la combustion de l'hélium et de l'hydrogène en coquille propulse la branche asymptotique des géantes.

Le destin des étoiles dépendant de leur masse

Les étoiles de faible masse allument l'hélium lors d'un flash dégénéré et finissent en naines blanches après la branche asymptotique des géantes et l'éjection de la nébuleuse planétaire, tandis que les étoiles massives brûlent successivement des carburants plus lourds jusqu'au fer et se terminent par un effondrement du cœur, de sorte que la masse initiale détermine l'ensemble de l'évolution tardive.

Mechanisms

Lorsque l'hydrogène du cœur est épuisé, le cœur se contracte et se chauffe tandis qu'une coquille de combustion d'hydrogène se forme autour de lui ; l'énergie et le réajustement structurel qui en résultent gonflent l'enveloppe en une géante froide et lumineuse. La contraction continue du cœur finit par allumer l'hélium et, dans les étoiles massives, des éléments plus lourds, tandis que de forts vents stellaires sur les branches des géantes dépouillent l'enveloppe et préparent le terrain pour le résidu final.

Clinical relevance

Les étoiles post-séquence principale dominent la lumière des populations stellaires âgées, sont à l'origine de l'enrichissement chimique des galaxies par la perte de masse et les supernovae, produisent des nébuleuses planétaires et les variables pulsantes de type chandelle standard sur la branche horizontale et au-delà, et déterminent quelles étoiles laissent des naines blanches, des étoiles à neutrons ou des trous noirs.

History

Les modèles numériques du milieu du XXe siècle, développés par Schwarzschild, Hoyle et d'autres, ont tracé la trajectoire hors de la séquence principale, et les phases détaillées de l'évolution des branches des géantes, de la branche horizontale et de la branche asymptotique des géantes ont été cartographiées grâce aux calculs influents d'Iben et de ses collaborateurs à partir des années 1960.

Key figures

• Martin Schwarzschild
• Icko Iben
• Allan Sandage
• Fred Hoyle

Seminal works

• kippenhahn2012
• iben1991

Frequently asked questions

Pourquoi une étoile devient-elle une géante rouge ?

Lorsque le cœur manque d'hydrogène, il se contracte et se chauffe, intensifiant la combustion dans une coquille autour de lui ; l'énergie supplémentaire et l'ajustement de l'étoile provoquent une expansion énorme et un refroidissement de l'enveloppe externe, de sorte que l'étoile devient grande, lumineuse et rouge.

Le Soleil explosera-t-il en supernova ?

Non, le Soleil est de masse trop faible ; il se dilatera en géante rouge, perdra ses couches externes sous forme de nébuleuse planétaire et laissera derrière lui une naine blanche, alors que seules les étoiles bien au-dessus d'environ huit masses solaires terminent leur vie par des supernovae à effondrement de cœur.