Le Soleil, une étoile moyenne

Notre galaxie, la Voie lactée, compterait entre 100 et 400 milliards d'étoiles — et l'univers observable, des centaines de milliards de galaxies comme la nôtre. Dans cette population immense, le Soleil n'a rien d'exceptionnel : ni particulièrement gros, ni particulièrement chaud, ni particulièrement vieux. C'est précisément ce qui en fait un cas d'étude aussi précieux : comprendre le Soleil, c'est comprendre le fonctionnement d'une étoile « typique ».

La classification spectrale

Les astronomes classent les étoiles selon leur température de surface et leur couleur, à l'aide d'une séquence de lettres restée historique et peu intuitive : O, B, A, F, G, K, M, du plus chaud (bleu, plus de 30 000°C en surface) au plus froid (rouge, environ 3 000°C). Le Soleil est une naine jaune de type G, avec une température de surface d'environ 5 500°C — littéralement au milieu de l'échelle.

Cette classification se combine à la luminosité de l'étoile pour former le diagramme de Hertzsprung-Russell, l'un des outils les plus utilisés en astrophysique : il permet de situer d'un coup d'œil où en est une étoile dans son existence, entre la séquence principale (où le Soleil passe l'essentiel de sa vie), les géantes et les naines.

Un cycle de vie qui dépend de la masse

Toutes les étoiles naissent de la même façon : l'effondrement d'un nuage de gaz et de poussière sous l'effet de sa propre gravité, jusqu'à ce que la pression et la température au centre déclenchent la fusion nucléaire de l'hydrogène. C'est cette étape, appelée séquence principale, qui occupe la plus grande partie de la vie d'une étoile — environ 10 milliards d'années pour une étoile comme le Soleil, actuellement âgé de 4,6 milliards d'années, donc à peu près à mi-parcours.

La suite dépend presque entièrement de la masse initiale. Une étoile comme le Soleil, une fois son hydrogène épuisé, gonflera en géante rouge — au point d'engloutir Mercure et Vénus — avant d'expulser ses couches externes et de laisser derrière elle un cœur compact et très dense : une naine blanche, qui refroidira ensuite pendant des milliards d'années sans jamais s'éteindre complètement.

Les étoiles bien plus massives connaissent une fin autrement plus brutale : après une existence beaucoup plus courte et intense, elles s'effondrent en une fraction de seconde puis explosent en supernova, un des événements les plus lumineux de l'univers. Ce qui reste de leur cœur devient, selon la masse restante, une étoile à neutrons extraordinairement dense, ou un trou noir dont même la lumière ne peut s'échapper.

Cette image, obtenue par le télescope spatial Hubble, reste historique : c'est la toute première photographie directe de la surface d'une étoile autre que le Soleil, toutes les autres étoiles restant de simples points de lumière même vus par les plus grands télescopes, en raison de leur distance écrasante. Il s'agit de Bételgeuse, une supergéante rouge de la constellation d'Orion si vaste que, placée à la position du Soleil, sa surface engloutirait toutes les planètes jusqu'à Jupiter environ.

Bételgeuse est déjà entrée dans les derniers stades de sa vie et pourrait exploser en supernova à tout moment sur une échelle de temps astronomique — ce qui signifie, concrètement, un délai compris entre demain et plusieurs centaines de milliers d'années, une incertitude qui n'empêche pas les astronomes de surveiller étroitement ses variations de luminosité, comme lors du mystérieux « Grand Assombrissement » de 2019-2020, provoqué par un immense nuage de poussière expulsé par l'étoile elle-même. Lorsque l'explosion se produira, elle sera visible en plein jour depuis la Terre pendant plusieurs semaines, sans présenter le moindre danger : Bételgeuse se trouve à plus de 500 années-lumière, bien au-delà de toute distance qui pourrait affecter notre planète.

Des distances qui dépassent l'intuition

L'étoile la plus proche du Soleil, Proxima du Centaure, se trouve à environ 4,2 années-lumière — c'est-à-dire que sa lumière, voyageant à 300 000 km/s, met plus de quatre ans à nous parvenir. À l'échelle réaliste d'Astrolab 3D, même Neptune, la planète la plus lointaine du système solaire, ne représente qu'une fraction infime de cette distance : de quoi mesurer à quel point les étoiles, y compris les plus proches, restent des voisines lointaines.