Espace : Comment le Soleil va-t-il mourir ?

Quand l’hydrogène viendra à manquer, ce sera le début de la fin pour l’étoile du système solaire.

Au cours de sa «séquence principale» (90 % de sa vie), le Soleil brûle du carburant (de l’hydrogène) qui, par fusion thermonucléaire, est converti en hélium. Cette réaction nécessite une pression et une température colossales. Elle libère elle-même de l’énergie sous forme de lumière, ce qui fait gonfler le Soleil. Une expansion contrebalancée par la gravitation, laquelle comprime l’étoile. Ainsi, les forces s’équilibrent, et le Soleil reste stable. Jusqu’au jour où l’hydrogène viendra à manquer. La force issue de la fusion thermonucléaire ne sera plus assez puissante pour s’opposer à la gravitation.

 

Le Soleil deviendra 2.000 fois plus gros

Le soleil rétrécira, atteignant une telle densité qu’elle engendrera une nouvelle réaction de fusion nucléaire et libérera cette fois une énergie supérieure à la gravitation. Elle chauffera, se dilatera, rayonnera et deviendra 2.000 fois plus grosse : une «géante rouge» capable d’engloutir Mercure et d’anéantir toute vie sur Terre.

«La gravitation ne sera alors plus assez forte pour contenir la surface», explique Christophe Galfard, docteur en physique théorique. «Celle-ci finira par exploser et partira dans l’espace sous forme d’un nuage de poussière, une ‘nébuleuse planétaire’, composé de tous les atomes que le Soleil aura fabriqués durant sa vie. Ils serviront de ‘graines’ pour créer d’autres astres. C’est certainement de cette façon qu’est né le Soleil, étoile de deuxième ou troisième génération». N’en restera plus qu’une minuscule naine blanche, qui brûlera à petit feu durant des milliards d’années jusqu’à s’éteindre et devenir un noyau froid errant dans l’espace.

 

Quelle est la température du Soleil ?

Par ailleurs, on sait que mesurer la température extérieure du Soleil est possible, et ce sans bouger de chez soi. Mais pour savoir ce qu’il en est à l’intérieur de l’astre, c’est une autre paire de manches. Grâce à la théorie du physicien Max Planck, qui établit une relation entre la couleur d’un corps qui rayonne et sa température (une flamme bleue est plus chaude qu’une flamme rouge), on sait que celle du rayonnement solaire est de 5.800 kelvins (5.500°C). Mais à l’intérieur de l’astre ? «Les photons émis par la photosphère résultent de fusions thermonucléaires intenses au cœur du Soleil. Pour engendrer de telles réactions, la température doit y dépasser 10 millions de degrés », expliquent les scientifiques.

Plus on s’éloigne du noyau, plus celle-ci diminue. 6 millions de degrés kelvins à la limite du cœur, 2 millions pour la zone radiative. La zone convective, elle, connaît des écarts considérables (de 2 millions de degrés kelvins à 5.800 à la surface), créant ainsi un bouillonnement qui va notamment engendrer un puissant champ magnétique. Et dans l’atmosphère solaire, rien ne va plus ! Les températures baissent jusqu’à 4.000 degrés kelvins au niveau de la chromosphère, puis remontent brutalement jusqu’à plusieurs millions de degrés dans la couronne.

Pourquoi ces écarts ? «C’est une des grandes énigmes de la science !». Pour qu’un tel phénomène existe, il faut un mécanisme physique qui achemine la chaleur depuis la photosphère jusqu’à l’extrémité de la couronne. Peut-être des ondes émises par la photosphère qui se propageraient sur des millions de kilomètres et qui, à une certaine altitude, interagiraient avec le plasma pour libérer leur énergie. L’autre hypothèse serait une «reconnexion magnétique», phénomène que l’on rencontre sur Terre pour les aurores polaires. Les lignes de champ magnétique solaire pourraient se croiser et se recombiner dans le plasma, libérant de l’énergie et produisant des températures extrêmes. Le satellite Solar Probe Plus, lancé par la Nasa en 2018 afin d’explorer la couronne solaire, devrait apporter quelques réponses. Cette sonde «touchera» le Soleil en 2025.