Le berceau des étoiles

«Les étoiles sont au cœur de l’évolution chimique de la galaxie. Elles se créent à partir du gaz interstellaire », explique Yveline Lebreton, astronome à l’Observatoire de Paris et enseignante-chercheuse à l’Institut de physique de Rennes. En effet, les gaz et les poussières interstellaires façonnent des amas appelés nébuleuses. À l’intérieur des régions froides et denses, se forment des nuages moléculaires géants. Les gaz qui les composent, principalement de l’hydrogène et de l’hélium, se contractent sous l’effet de la gravité et constituent des masses qui se réchauffent. « À partir de 10 millions de degrés, des réactions thermonucléaires se mettent en place. » Sous l’effet de la chaleur, quatre noyaux d’hydrogène fusionnent pour créer un noyau d’hélium. Cette réaction s’accompagne d’une perte de masse et d’une libération d’énergie sous forme de lumière. L’étoile est née.

Pour sonder le cœur d’une étoile, Yveline Lebreton étudie les ondes sonores qui la traversent. C’est ce qu’on appelle l’astérosismologie. « Une étoile vibre en permanence en raison des mouvements de convection¹ qui agitent les gaz à l’intérieur. » La variation de la vitesse du son dans l’étoile dépend de la pression de ses gaz, de sa masse volumique et de sa composition chimique. À partir de la fréquence des oscillations, la chercheuse déduit la masse de l’étoile. Et les réactions de fusion nucléaire renseignent sur son âge. En effet, lorsque l’astre vieillit, l’hydrogène de départ est transformé en hélium et sa quantité diminue. C’est le cas du Soleil, qui a déjà consommé la moitié de son hydrogène en 4,6 milliards d’années.

Après le Big Bang

Les premières étoiles formées avaient une composition chimique identique à celle de l’espace après le Big Bang, soit trois quarts d’hydrogène, un quart d’hélium et des traces de lithium. Pour certaines étoiles très chaudes², les réactions thermonucléaires produisent de nouveaux composés : le carbone, l’oxygène et l’azote. Une fois l’ensemble de l’hélium consommé, l’étoile meurt. Elle libère alors dans le milieu interstellaire une grande partie de sa masse. « Les nouveaux composés enrichissent ainsi le milieu, à partir duquel se formeront de nouvelles étoiles. »

Semblables au Soleil

Grâce aux observatoires Gaia³, Kepler⁴ et Tess⁵, Yveline Lebreton crée des modèles qui affinent les estimations de l’âge, du rayon et de la masse des étoiles. Elle s’intéresse en particulier à des étoiles⁶ semblables au Soleil, autour desquelles pourraient graviter des exoplanètes similaires à la Terre. La chercheuse rennaise prépare actuellement la prochaine mission spatiale européenne Plato pour étudier la variation de l’éclat des étoiles, indice du passage d’exoplanètes. Départ prévu en 2026 !