Le passé et l'avenir du Soleil

En identifiant des étoiles de masse et de composition similaires, les astronomes peuvent voir comment notre Soleil va évoluer dans le futur. Tout le mérite revient à ESALa mission Gaia de cartographie des étoiles.

La base de données de Troisième publication majeure de données de Gaia (DR3) a révélé les propriétés intrinsèques de centaines de millions d'étoiles, notamment leur température, leur taille et la masse qu'elles contiennent.

À l'époque, les astronomes se concentraient sur la catégorisation de l'apparence des «lignes spectrales». Ces lignes noires peuvent être vues dans l'arc-en-ciel de couleurs prismatique qui résulte d'une étoile. 

Les étoiles ont été disposées dans une séquence de classification spectrale basée sur l'intensité de ces raies spectrales. On a découvert plus tard que la température des étoiles était directement corrélée à cet arrangement. Une classification distincte a été créée en fonction de la largeur de raies spectrales spécifiques. Il a finalement été découvert que cela était lié à la brillance et à l'âge d'une étoile.

Ces deux caractéristiques peuvent être reliées pour tracer chaque étoile dans le Univers sur un seul schéma. Il est connu sous le nom de diagramme Hertzsprung-Russell (HR) et est l'un des piliers de l'astrophysique. Un diagramme HR affiche la luminosité intrinsèque d'une étoile par rapport à sa température de surface effective. Ce faisant, il montre comment les étoiles changent tout au long de leur longue vie.

Alors que la masse de l'étoile change relativement peu au cours de sa vie, la température et la taille de l'étoile varient considérablement à mesure qu'elle vieillit. Ces changements sont entraînés par le type de réactions de fusion nucléaire qui se produisent à l'intérieur du plomb à ce moment-là.

Les astronomes ont passé au peigne fin les données à la recherche des observations stellaires les plus précises que le vaisseau spatial puisse offrir.

Orlagh Creevey, Observatoire de la Côte d'Azur, France, a déclaré : "Nous voulions avoir un échantillon pur d'étoiles avec des mesures de haute précision."

Ils se sont principalement concentrés sur les étoiles dont la température de surface se situe entre 3000K et 10 000K car ce sont les étoiles qui vivent le plus longtemps dans le monde. Galaxy et peut donc révéler l'histoire de la Voie lactée. De plus, ces étoiles sont des candidats prometteurs pour trouver des exoplanètes car elles sont globalement similaires au Soleil, qui a une température de surface de 6000K.

Ensuite, les astronomes ont filtré l'échantillon uniquement pour montrer ces étoiles avec la même masse et la même composition chimique que le Dimanche. Puisqu'ils ont permis à l'âge d'être différent, les étoiles qu'ils ont sélectionnées ont fini par tracer une ligne à travers le diagramme HR représentant l'évolution de notre Soleil de son passé vers son futur. Elle a révélé comment notre étoile varierait sa température et sa luminosité en vieillissant.

Il ressort de cette analyse que notre Soleil atteindra sa température maximale à environ 8 milliards d'années, après quoi il se refroidira et s'agrandira, se transformant en une étoile géante rouge à environ 10-11 milliards d'années. Après cette étape, le Soleil approchera de la fin de son existence lorsqu'il se transformera finalement en un dim nain blanc.

Orlagh a dit, "Trouver des étoiles similaires au Soleil est essentiel pour comprendre comment nous nous inscrivons dans l'Univers au sens large. Si nous ne comprenons pas notre propre Soleil - et il y a beaucoup de choses que nous ignorons à son sujet - comment pouvons-nous espérer comprendre toutes les autres étoiles qui composent notre merveilleuse Galaxie.

"C'est une source d'ironie que le Soleil soit notre étoile la plus proche et la plus étudiée, mais sa proximité nous oblige à l'étudier avec des télescopes et des instruments complètement différents de ceux que nous utilisons pour regarder le reste des étoiles. C'est parce que le Soleil est tellement plus brillant que les autres étoiles. Nous pouvons combler cet écart d'observation en identifiant des étoiles similaires au Soleil, mais cette fois avec des âges similaires.

Les scientifiques ont identifié des analogues solaires dans les données de Gaia en recherchant des étoiles avec des températures, des gravités de surface, des compositions, des masses et des rayons qui sont tous similaires au Soleil actuel. Ils ont trouvé 5863 étoiles correspondant à leurs critères.

Gaia a maintenant créé la liste des cibles, permettant aux autres de les approfondir. Ils veulent savoir, entre autres, si tous les analogues solaires ont des systèmes planétaires comparables au nôtre. Tous les analogues solaires tournent-ils à la même vitesse que le Soleil ?

Orlagh a dit, «Avec la version 3 des données, l'instrumentation extrêmement précise de Gaia a permis de déterminer les paramètres stellaires d'un plus grand nombre d'étoiles plus précisément que jamais auparavant. Et cette précision se répercutera sur de nombreuses autres études. Par exemple, connaître les étoiles avec plus de précision peut aider lors de l'étude des galaxies, dont la lumière est l'amalgame de milliards de étoiles individuelles. »

"La mission Gaia a touché partout en astrophysique."

"Donc, presque certainement, ce ne sera pas seulement le passé et l'avenir du Soleil que ce travail contribuera à éclairer."