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Pascal Chardonnet Université de Savoie & LAPTH. 2 Cœur: réactions nucléaires R < 0.25R Soleil Transfert par radiation 0.25R Soleil

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1 Pascal Chardonnet Université de Savoie & LAPTH

2 2 Cœur: réactions nucléaires R < 0.25R Soleil Transfert par radiation 0.25R Soleil

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4 Pendant combien de temps va-t-il briller ? Luminosité = 400 milliards de milliards de mégawatts 3.8 x W Energie disponible = 0.007x0.1x2x10 30 x(3x10 8 ) 2 =1.3x10 44 J Fraction de masse convertie en énergie = (4m p -m He )/m p =0.007 Durée de vie = 1.3x10 44 / =3x10 17 s = 10 milliards dannées

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7 Que se passe-t-il lorsque lhydrogène du cœur est épuisé ? Le cœur devient plus petit, plus dense et aussi plus chaud. Les couches externes entre en expansion Lhydrogène commence à brûler dans lenveloppe externe Lorsque la température atteint 200 millions de degrés lhélium brûle ensuite dans le cœur en carbone par la chaîne en trois alpha: 3 4 He --> 12 C + (gamma ray). Létoile est devenue une géante rouge

8 Les géantes rouges Cœur : combustion de lhélium Combustion de lhydrogène Enveloppe dhydrogène Le rayon dune géante rouge est denviron 100 millions de km Sa température de surface est denviron 3000 K La température de son cœur est denviron 100 millions de K

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10 Au cour de lévolution, des éléments lourds sont créés dans le cœur des étoiles par des processus de fusion et dans les enveloppes autour du cœur: H, He, C, O, N, Mg….Fe La masse du cœur augmente. Si la masse du cœur dépasse 1.4 masses solaires alors létoile explose. Pour des étoiles de masse inférieure à 8 masses solaires, cela ne se produira pas.

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14 Les étoiles perdent la moitié de leur masse par des vents stellaires. Ces vents sont principalement composés dhydrogène Le étoiles géantes perdent tellement dhydrogène que leur cœur devient visible. Les photons ultra violets illuminent les enveloppes externes: létoiles devient une nébuleuse planétaire.

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17 A la fin de la phase de nébuleuse planétaire létoile reste avec un cœur très chaud et très dense (un million de fois plus dense que la Terre) qui se refroidit graduellement. Létoile est devenue une naine blanche Les naines blanches se refroidissent très lentement et finissent par séteindre. Quest ce qui supporte la force de gravitation ? Cest la pression de dégénérescence

18 Ralph Fowler Dans un article de 1926, il utilisa la toute nouvelle mécanique quantique pour montrer que la pression de dégénérescence peut stopper la contraction gravitationnelle pour les étoiles. La clé est le principe dexclusion de Pauli: on ne peut pas mettre deux personnes (fermions) au même instant et à la même place.

19 Subrahmanyam Chandrasekhar Il reprit le calcul de Fowler et montra quil fallait aussi tenir compte deffets de relativité qui changeaient la conclusion. Seulement les étoiles dont la masse est plus petite que 1.4 fois la masse solaire, connue sous le nom de limite de Chandrasekhar, terminent leur vie paisiblement en naines blanches

20 « La vie dune étoile de petite masse est différente celle dune masse plus grande… Pour des masses inférieures à la masse critique, létape en Naine blanche est le début dun processus de lente extinction. Pour les masses plus grandes on ne passe pas par cette étape. » Chandrasekhar « Je pense quil doit y avoir une loi de la Nature qui empêche une étoile de finir de cette absurde façon. » Eddington En Août 1930, lors de son voyage de Madras à Londres, Chandrasekhar fit un calcul de 10 minutes qui allait changer notre façon de « voir » les étoiles.

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22 Le ciel en hiver Lenigme de Sirius B

23 Sirius : létoile la plus brillante du ciel 8.6 années lumière

24 Entre 1834 et 1844, lastronome F. Bessel observa des irrégularités dans le mouvement de Sirius. Il conclut à la présence dune étoile associée. Ce compagnon fut découvert en 1862 par G. Clark

25 Température = K Masse = 1 Soleil Luminosité = Sirius A/ Rayon = rayon terrestre

26 La masse du cœur est de comprise entre 0.5 et 1 masse Solaire avec une dimension de lordre de celle de la Terre. Les réactions dans le cœur sont arrêtées. Elle se refroidit et devient indétectable. Près de 90 % des étoiles de notre galaxie deviendront des naines blanches. Comme le cœur est fait de carbone et que la pression est telle que lon peut produire une étoile en diamant. Etoile BPM 37093

27 Les étoiles plus massives que 8 masses solaires auront aussi un vent stellaire très important après la phase de combustion de lhydrogène. Cependant ce vent nest pas suffisant pour stopper lexplosion de létoile en supernova.

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31 Les pulsars: des chronomètres de lUnivers Jocelyn BellAntony Hewish Russell A. Hulse Joseph H. Taylor Le 6 Août 1967, Jocelyn Bell découvrit un nouveau de source qui Envoyait des émission très régulières: secondes. On appela ces sources des pulsars.

32 Le moment angulaire 1 mois 3 minutes 1 milliseconde

33 Le modèle de Tommy Gold des pulsars: les phares célestes

34 Combustion de lhydrogène Supergéante - Combustion de lhélium Autres processus de fusion - création déléments lourds Supernova Etoile à neutrons - Pulsar

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36 J. Robert Oppenheimer Oppenheimer et son étudiant Volkoff ont montré en 1939 quil existe une limite supérieure pour la masse dune étoile à neutrons. Avec son autre étudiant, Snyder ils ont montré quau delà, létoile se transforme en trou noir. Les trous noirs sont une réalité en astrophysique

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41 1960 : les satellites VELA découvrent les sursauts gamma 1973 : rendu public ! DECOUVERTE DUN NOUVEAU PHENOMENE

42 Les explosions les plus violentes de lUnivers Les sursauts gamma

43 Extrait de Pour La Science Avril 2002, N° 294


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