Utilisateur:Anarchimede/Physique stellaire
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La physique stellaire est la science de l'étude du fonctionnement et de la formation des étoiles. Elle fait intervenir des connaissances issues de la physique nucléaire, thermodynamique, magnétohydrodynamique, physique des plasmas, physique du rayonnement et sismologie.
À l'heure actuelle, la seule étoile pour laquelle nous disposons de suffisamment de données expérimentales est le Soleil.
Sommaire |
[modifier] Historique
[modifier] Antiquité
Au Ve siècle av. J.-C. Anaxagore définit les étoiles comme étant des roches en fusion éloignées.
[modifier] Du siècle des lumières à l'ère industrielles
A cette époque de nombreuses sciences et techniques nouvelles apparaissent. Ainsi l'avènement de certaines sciences, telles que la thermodynamique et la spectroscopie vont ouvrir de nouveaux horizons sur la compréhension des étoiles.
[modifier] Thermodynamique
La thermodynamique, science des des machines à vapeur, étudie les échanges thermiques et l'énergie dépensée par un moteur. Grâce aux modèles de la thermodynamique on peut ainsi avoir une meilleure idée de la durée de vie d'une étoile en fonction de la puissance qu'elle rayonne.
Ainsi en 1854, le physicien allemand Hermann von Helmholtz soutient que le soleil tire son énergie de sa contraction gravitationnelle, à l’instar d’une usine hydroélectrique alimentée par l’énergie d’une chute d’eau. Dans ce cas, une contraction d’une centaine de mètres par an pourrait permettre au soleil de briller pendant 30 millions d’années.
[modifier] Spectroscopie
En 1804,le physicien allemand Joseph von Fraunhofer invente le spectroscope. Et à la fin du XIXe siècle la spectroscopie permet l’étude systématique des étoiles grâce à l’analyse de la lumière émise par leur surface. Mais la spectroscopie commence à porter ses fruits au début du XXe siècle. En 1912, Ejnar Hertzsprung et Henry Norris Russell classent les étoiles en fonction de leur température et de leur luminosité. Hélas à l’époque les connaissances ne sont pas suffisantes pour interpréter ce diagramme.
[modifier] Le XXe siècle : vers la physique moderne
Le XXe siècle devient le phare de la physique stellaire. La découverte de la radioactivité ouvre alors une voie vers la physique des particules qui conduit vers la physique nucléaire. La théorie de la relativité et la mécanique quantique permettent enfin d'expliquer les phénomènes physiques qui régissent l'évolution des étoiles. Dans la deuxième moitée du XXe siècle, c'est l'essor de l'informatique qui va permettre une avancé significative dans les calculs scientifiques.
[modifier] Radioactivité
En 1896, Henri Becquerel découvrit la radioactivité par accident, alors qu'il faisait des recherches sur la fluorescence des sels d'uranium. En 1903 cette découverte est confirmée par les Curie.
[modifier] Relativité
Le développement de la théorie de la relativité restreinte, par Albert Einstein, débouche sur l’équivalence entre masse et énergie (E=mc²). Cela permet d’envisager des sources d’énergie plus efficaces tel que la fusion nucléaire.
[modifier] Physique nucléaire
La datation des roches terrestres au moyen de leur radioactivité permet d’évaluer l’âge de la Terre à plusieurs milliards d’années. L’énergie dégagée par la contraction gravitationnelle ne peut donc en aucun cas permettre au soleil de briller sur une aussi longue échelle de temps.
Jean Baptiste Perrin et Arthur Eddington émettent l’idée en 1919 que l’énergie du soleil provient des réactions nucléaires entre noyaux d’hydrogène.
[modifier] Mécanique quantique
Vers la fin des années 1920 la mécanique quantique permet d’expliquer la nature des naines blanches.
Pendant les années 1930, Subrahmanyan Chandrasekhar démontre qu’une naine blanche ne peut avoir une masse supérieure à 1,4 masse solaire (masse limite de Chandrasekhar). À la même époque, la découverte du neutron conduit les physiciens à imaginer le concept d’étoile à neutrons (astre de milliers de fois plus dense et plus compactes qu’une naine blanche). Presque aussitôt, Fritz Zwicky émet l’idée que les étoiles à neutrons sont les résidus d’explosions de supernova, apparitions saisissantes observées depuis l’antiquité.
Cette intuition de Zwicky n’a été confirmée que quarante ans plus tard par la découverte en 1967 des pulsars (étoiles à neutrons en rotation rapide).
