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Géante rouge
Une géante rouge est une étoile de masse faible ou moyenne en fin de vie : après avoir épuisé l’hydrogène de son cœur, elle gonfle jusqu’à cent fois sa taille ou plus, et sa surface refroidie devient rouge orangé.
Mis à jour le 3 min de lecture
La phase de géante rouge est l’avant-dernière étape de la vie de la plupart des étoiles, et celle qui attend le Soleil dans environ 5 milliards d’années. L’étoile devient à la fois plus grande, plus lumineuse et plus froide en surface. Arcturus et Aldébaran, deux des étoiles les plus brillantes du ciel, en sont des exemples visibles à l’œil nu.
Comment une étoile devient géante rouge
- Fin de l’hydrogène au centre : pendant la séquence principale, l’étoile fusionne l’hydrogène de son cœur en hélium. Quand il est épuisé, le cœur d’hélium se contracte et s’échauffe.
- Fusion en couche : l’hydrogène continue de brûler dans une coquille autour du cœur, plus vigoureusement qu’avant.
- Gonflement : l’énergie supplémentaire fait gonfler l’enveloppe, qui se dilate et se refroidit. La surface passe d’environ 5 500 °C à 3 000-4 000 °C : l’étoile rougit.
- Flash de l’hélium : vers 100 millions de degrés, l’hélium du cœur s’allume et fusionne en carbone et en oxygène. Pour une étoile comme le Soleil, cet allumage est brutal.
- Fin de vie : après une seconde phase géante, l’étoile expulse son enveloppe en nébuleuse planétaire et laisse une naine blanche.
Les étoiles de plus de 8 masses solaires environ deviennent, elles, des supergéantes rouges comme Bételgeuse, avant d’exploser en supernova.
Géante, supergéante : quelques exemples
| Étoile | Type | Rayon (Soleil = 1) | Distance |
|---|---|---|---|
| Arcturus (Bouvier) | géante orange (K) | environ 25 | 37 années-lumière |
| Aldébaran (Taureau) | géante orange-rouge (K) | environ 45 | 65 années-lumière |
| Mira (Baleine) | géante rouge variable | plusieurs centaines | environ 300 années-lumière |
| Bételgeuse (Orion) | supergéante rouge (M) | environ 750 à 1 000 | environ 550 années-lumière |
| Antarès (Scorpion) | supergéante rouge (M) | environ 700 | environ 550 années-lumière |
Mira, la « merveilleuse », est une étoile pulsante dont l’éclat varie d’un facteur de plusieurs centaines en 332 jours environ : elle passe de la visibilité à l’œil nu à l’invisibilité.
Le Soleil géante rouge
Dans environ 5 milliards d’années, le Soleil quittera la séquence principale. Sa luminosité aura déjà augmenté progressivement, et il gonflera jusqu’à environ 200 fois son rayon actuel au maximum de la phase de géante rouge, dans 7 à 8 milliards d’années.
| Planète | Sort probable |
|---|---|
| Mercure | Engloutie |
| Vénus | Engloutie |
| Terre | Engloutie ou tout juste épargnée selon les modèles, car le Soleil perdra une partie de sa masse et les orbites s’élargiront |
| Mars et au-delà | Épargnées, mais transformées |
Quoi qu’il en soit, la Terre sera devenue inhabitable bien avant : la hausse progressive de la luminosité solaire aura fait s’évaporer les océans dans environ 1 milliard d’années.
Les usines à éléments
Les géantes rouges jouent un rôle majeur dans la chimie de l’Univers. Elles produisent du carbone, de l’azote et une partie des éléments plus lourds que le fer, puis les rejettent dans l’espace par de puissants vents stellaires. Le carbone de notre corps vient en grande partie de ces étoiles (voir carbone).
Questions fréquentes
Pourquoi une géante rouge est-elle rouge ?
Parce que sa surface, très dilatée, s’est refroidie à environ 3 000 à 4 000 °C. Un corps plus froid émet une lumière plus rouge, comme un fer qui refroidit après avoir été chauffé à blanc.
Combien de temps dure la phase de géante rouge ?
Pour une étoile comme le Soleil, de quelques centaines de millions à environ un milliard d’années au total, soit une fraction de ses 10 milliards d’années sur la séquence principale.
Quelle est la différence entre une géante rouge et une naine rouge ?
Une naine rouge est une petite étoile froide en pleine vie, comme Proxima du Centaure. Une géante rouge est une étoile en fin de vie, énorme et lumineuse. Elles n’ont en commun que leur couleur.