Séquence principale - Définition et Explications

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Introduction

Le diagramme de Hertzsprung-Russell (En astronomie, le diagramme de Hertzsprung-Russell montre la relation entre la magnitude absolue et...) figure les étoiles. En abscisse, l'indice de couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes...) (B-V) ; en ordonnée, la magnitude absolue (En astronomie, la magnitude absolue d'un objet céleste est la magnitude de cet objet s'il était...). La séquence principale (La séquence principale est une bande continue et bien distincte d'étoiles qui...) se voit comme une bande diagonale (On appelle diagonale d'un polygone tout segment reliant deux sommets non consécutifs (non...) marquée allant du haut à gauche au bas à droite. Ce diagramme (Un diagramme est une représentation visuelle simplifiée et structurée des concepts, des idées,...) représente 22 000 étoiles du catalogue Hipparcos (Le catalogue Hipparcos est un catalogue d'étoiles résultant de la mission spatiale astrométrique...), ainsi que 1 000 étoiles de faible luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit...) (naines rouges ou blanches) extraites du catalogue Gliese des étoiles proches.

La séquence principale est une bande continue et bien distincte d'étoiles qui apparaissent sur des diagrammes où l'abscisse est l'indice de couleur B-V , et l'ordonnée la luminosité, ou, en sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but...) inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de...), la magnitude absolue (L'absolue est un extrait obtenu à partir d’une concrète ou d’un...) des étoiles. Ces diagrammes couleur-luminosité sont connus sous le nom de diagramme de Hertzsprung-Russell, d'après leur co-inventeurs Ejnar Hertzsprung et Henry Norris Russell. Les étoiles figurant dans cette bande sont connues sous le nom d’étoiles de la série principale, ou « étoiles naines »

Une fois qu'une étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une...) s'est formée, elle crée de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) dans son cœur chaud et dense, par fusion nucléaire (La fusion nucléaire (dite parfois thermonucléaire) est, avec la fission, l’un des...) des noyaux d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) en noyaux d'hélium (L'hélium est un gaz noble ou gaz rare, pratiquement inerte. De numéro atomique 2, il...). Pendant cette période de la vie (La vie est le nom donné :) de l'étoile, elle se trouve sur la séquence principale, à un point (Graphie) défini principalement par sa masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...), avec quelques corrections dues à sa composition chimique et autres. Toutes les étoiles de la séquence principale sont en équilibre hydrostatique, avec la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...) thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de...) du cœur chaud qui équilibre la pression gravitationnelle des couches supérieures. Comme le taux de production d'énergie dans le cœur dépend fortement de la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) et de la pression, cet équilibre est stable.

On divise parfois la séquence principale en parties supérieure et inférieure, en fonction du mécanisme exact de la réaction de fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état...) nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) qui domine. Les étoiles au-dessous de 1,5 masses du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...) (\scriptstyle 1,5\,M_\odot) fusionnent surtout les noyaux d'hydrogène par fusion directe et désintégration β des isotopes de l'hydrogène : deutérium (Le deutérium (symbole 2H ou D) est un isotope naturel de l'hydrogène. Il possède 1 proton et 1...) et tritium (Le tritium (T ou 3H) est - comme le deutérium - l'un des isotopes de l'hydrogène. Il...) (chaîne pp). Au-dessus de cette masse, la température centrale devient suffisante pour permettre la fusion de protons avec des noyaux de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C,...) (C), azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de...) (N) et oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de...) (O), et une chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) utilisant ces noyaux comme intermédiaires, restitués après la production d'un noyau d'hélium se met en route (Le mot « route » dérive du latin (via) rupta, littéralement « voie...). C'est le cycle CNO, qui dépasse rapidement en importance la chaîne pp.

L'énergie engendrée au cœur chemine vers la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...), et est rayonnée à partir de la photosphère (La photosphère est la couche de gaz qui constitue la surface visible du Soleil.). Entre le cœur et la photosphère, deux modes de propagation sont possibles : la conduction ou la convection (La convection est un mode de transfert d'énergie qui implique un déplacement de...), cette dernière survenant dans les régions de plus haut gradient de température, et/ou de plus haute opacité (L'opacité est l'inverse de la transparence. Qui s'oppose au passage de la lumière.).

Les étoiles de la séquence principale de plus de \scriptstyle 10\, M_\odot présentent de la convection près du cœur, ce qui dilue l'hélium nouvellement formé, et maintient la proportion de combustible (Un combustible est une matière qui, en présence d'oxygène et d'énergie, peut se...) nécessaire à la fusion. Quand la convection au cœur n'a pas lieu, le cœur s'enrichit en hélium, entouré de couches riches en hydrogène. Pour les étoiles de masse plus faible, ce cœur convectif devient progressivement plus petit, et disparaît pour environ \scriptstyle 2\, M_\odot. En-dessous, les étoiles sont conductives près du cœur, mais convectives près de la surface. En faisant encore décroître la masse, on arrive à des étoiles sur la séquence principale dont l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) de la masse est convective.

En général, plus l'étoile est massive (Le mot massif peut être employé comme :), plus son temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) de vie sur la séquence principale est court. Quand tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) le combustible hydrogène du cœur a été consommé, l'étoile évolue en s'écartant de la séquence principale sur le diagramme HR. Le comportement d'une étoile dépend alors de sa masse : les étoiles de moins de \scriptstyle 0,23\, M_\odot deviennent des naines blanches, tandis que celles ayant jusqu'à \scriptstyle 10\,M_\odot passent par une étape de géante (Une étoile géante est une étoile de classe de luminosité II ou III. Dans le...) rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait...). Les étoiles plus massives peuvent exploser en supernova (Une supernova est l'ensemble des phénomènes conséquents à l'explosion d'une...), ou s'effondrer directement dans un trou noir (En astrophysique, un trou noir est un objet massif dont le champ gravitationnel est si intense...).

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