L'univers primitif était rempli d'objets étranges et mystérieux. Peu de temps après le Big Bang, de gros nuages de matériaux ont peut-être formé directement des trous noirs, sans d'abord se fondre dans les étoiles, comme nous le voyons aujourd'hui. Les pseudo-galaxies ont illuminé une mer d'hydrogène neutre pour rendre l'univers transparent, libérant des photons là où auparavant il n'y avait que l'obscurité. Et des étoiles éphémères constituées uniquement d'hydrogène et d'hélium ont pu apparaître et disparaître comme des étincelles dans la nuit.
Plus de 13 milliards d'années plus tard, la matière de l'univers s'est installée dans de nombreux types d'étoiles de tailles, de luminosités et de durées de vie variables. Mais les étoiles du cosmos d'aujourd'hui ne sont pas les seuls types d'étoiles qui existeront jamais. Dans un avenir lointain, dans des milliards voire des trillions d'années, des objets étranges pourraient apparaître à mesure que les stades avancés de nos étoiles actuelles se transforment en objets célestes entièrement nouveaux. Certains de ces objets peuvent même servir de précurseurs de la mort de l'univers, après quoi il est impossible de le savoir.
Voici quatre étoiles qui peuvent exister un jour si l'univers survit assez longtemps pour les faire naître.
Nain bleu
Une image du soleil prise avec l’imageur ultraviolet extrême à bord de STEREO-A, qui recueille des images dans plusieurs longueurs d’onde de lumière invisibles à l’œil humain, colorisées en bleu. (NASA / STEREO) Les étoiles naines rouges, également appelées M-nains, sont considérées comme le type d'étoile le plus répandu dans l'univers. Ils sont petits - parfois pas plus volumineux qu'une planète géante gazière - et de masse et de température basses (pour une étoile). Les plus petits ont seulement environ 80 fois la masse de Jupiter, tandis que le soleil, une étoile de la séquence principale de type G, représente environ 1 000 fois la masse de Jupiter.
Cependant, ces étoiles relativement petites et froides ont autre chose à faire. Les astronomes pensent que les naines rouges peuvent durer des milliards d'années, transformant lentement l'hydrogène en hélium, ce qui signifie que certaines naines rouges existent depuis presque tout l'âge de l'univers. Une étoile avec dix pour cent de la masse du soleil peut vivre près de six trillions d'années, alors que les plus petites étoiles, comme TRAPPIST-1, peuvent vivre deux fois plus longtemps, selon un article de 2005. L'univers n'a que 13, 8 milliards d'années, de sorte que les naines rouges ne représentent même pas 1% de leur durée de vie.
En revanche, le soleil ne dispose que de cinq milliards d’années environ avant de brûler tout son combustible hydrogène et de commencer à fusionner de l’hélium en carbone. Ce changement va déclencher la prochaine phase de l'évolution du Soleil, d'abord en géante rouge, puis en refroidissement et en contrat pour former une naine blanche - un type de corps stellaire riche en électrons que nous voyons à travers la galaxie.
Dans des milliards d'années, les naines rouges commenceront également à éteindre leurs dernières réserves d'hydrogène. Les petites étoiles fraîches deviendront extraordinairement chaudes pendant un certain temps, rayonnant de bleu. Plutôt que de s'étendre vers l'extérieur comme le soleil, un nain rouge en phase terminale devrait s'effondrer vers l'intérieur. Finalement, une fois la phase du nain bleu terminée, il ne restera que l'enveloppe de l'étoile en forme de petit nain blanc.
Nain noir
Le concept artistique d'un nain brun foncé ressemblant aux nains noirs censés se former à l'avenir. (NASA / JPL-Caltech) Même les nains blancs ne dureront pas éternellement, cependant. Lorsqu'un nain blanc épuise son propre apport en carbone, en oxygène et en électrons à écoulement libre, il s'éteint lentement et se transforme en un nain noir. Ces objets théorisés constitués de matière dégénérée en électrons produisent peu de lumière, voire aucune, de leur propre lumière - une vraie mort de l'étoile.
Cet avenir appartient aux étoiles comme le soleil, même s'il faut des milliards d'années à une étoile pour commencer le processus de transformation en nain noir. Vers la fin de la vie du soleil en tant qu’étoile de séquence principale (ce qui représente environ 10 milliards d’années au total, et le soleil a 4, 6 milliards d’années à l’heure actuelle), il se développera en tant que géant rouge, potentiellement jusqu’à l’orbite de Vénus. . Cela restera ainsi pendant un milliard d'années avant de devenir un nain blanc. La NASA estime que le soleil restera une naine blanche pendant environ 10 milliards d'années. Cependant, d’autres estimations suggèrent que les étoiles peuvent rester dans cette phase pendant 10 à 15 milliards d’années. Quoi qu'il en soit, le temps requis pour atteindre ce stade est plus long que l'âge actuel de l'univers. Aucun de ces objets exotiques n'existe donc pour le moment.
À la fin de la vie d'un nain noir, la première étoile subira une désintégration du proton et finira par s'évaporer en une forme exotique d'hydrogène. Les deux naines blanches découvertes en 2012 ont un peu plus de 11 milliards d'années, ce qui signifie qu'elles pourraient être sur la voie de la transformation du nain noir. Cependant, un certain nombre de choses pourraient ralentir le processus, nous devrons donc simplement les surveiller pendant les prochains milliards d'années pour voir comment elles progresseront.
Étoile gelée
Le concept artistique d'un magnétar, ou d'une étoile à neutrons hautement magnétique, qui ressemble un peu à une étoile gelée. (Centre de vol spatial Goddard de la NASA) Un jour, lorsque l’univers commencera à manquer de matériaux, après avoir fondu la plupart des éléments plus légers en éléments plus lourds, il se peut que des étoiles brûlent aussi fort que le point de congélation de l’eau. Les soi-disant «étoiles congelées» ne grilleraient qu'à 273 degrés Kelvin (environ 0 degré Celsius), remplies de divers éléments lourds en raison de la rareté de l'hydrogène et de l'hélium dans le cosmos.
Selon les chercheurs qui ont conceptualisé de tels objets, Fred Adams et Gregory Laughlin, les étoiles congelées ne se formeront pas pour des milliards et des milliards d'années. Certaines de ces étoiles peuvent provenir de collisions entre des objets sous-stellaires appelés naines brunes, qui sont plus grandes que les planètes mais trop petites pour s'enflammer. Les étoiles gelées, en dépit de leurs basses températures, auraient théoriquement assez de masse pour supporter une fusion nucléaire limitée, mais pas assez pour briller de leur propre lumière. Leurs atmosphères peuvent être polluées par des nuages de glace, avec un noyau faible émettant une petite quantité d’énergie. S'ils se formaient comme prévu, ils ressembleraient beaucoup plus à des nains bruns qu'aux vraies étoiles.
Dans cet avenir lointain, les plus grandes étoiles ne représenteront que 30 fois la masse du soleil, comparées aux étoiles connues qui sont plus de 300 fois la masse du soleil. Il est prédit que les étoiles seront beaucoup plus petites en moyenne pendant cette période, certaines pouvant représenter jusqu'à 40 fois la masse de Jupiter, mijotant à peine l'hydrogène en hélium sous la surface. Dans ce futur froid et lointain, après que l'univers ait cessé de former des étoiles, les grands objets restants seront principalement des nains blancs, des nains bruns, des étoiles à neutrons et des trous noirs, selon Adams et Laughlin.
Étoile de fer
Le concept artistique d'un corps céleste fondu, ressemblant peut-être à ce que les étoiles de fer ressembleront à des milliards d'années. (Photo de Iuliia Bycheva / Alamy) Si l'univers se développe perpétuellement vers l'extérieur, comme il le fait actuellement, plutôt que de s'effondrer finalement vers l'intérieur (et les scientifiques ne savent pas ce qu'il va faire), il finira par connaître une sorte de «mort thermique» où les atomes eux-mêmes commencent à s'effondrer. . Vers la fin de cette période, des objets étonnamment inhabituels peuvent se former. L'une des plus inhabituelles pourrait être l'étoile de fer.
À mesure que les étoiles à travers le cosmos fusionnent en permanence des éléments légers en éléments plus lourds, une quantité extraordinaire d’isotopes de fer finira par se former - un élément stable et durable. Un tunnel quantique exotique traversera le fer à un niveau subatomique. Ce processus finira par donner naissance à des étoiles de fer - des objets géants constitués d'une masse d'étoiles encore presque entièrement en fer. Un tel objet n'est cependant possible que si un proton ne se désintègre pas, ce qui constitue une autre question à laquelle les humains ne sont pas restés en vie assez longtemps pour y répondre.
Personne ne sait combien de temps durera l'univers et notre espèce ne sera presque certainement pas là pour assister aux derniers jours du cosmos. Mais si nous pouvions vivre et observer le ciel pendant des milliards d'années, nous serions certainement témoins de changements remarquables.
