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Le diagramme de Hertzsprung-Russell

 En astronomie, on sera tous d'accord pour affirmer que les étoiles sont notre matière première. C'est la base de tout!
Les nébuleuses sont formées par la fin de vie des étoiles et elles en sont aussi la genèse.
Ensemble, elles forment des amas d'étoiles, les galaxies; elles sont innombrables, de toutes les formes, grosseurs et couleurs.
Pour mieux les comprendre, il faut savoir les classer par familles et critères.

Le diagramme de Hertzsprung-Russell, ou en abrégé diagramme H-R, est un graphique dans lequel est indiquée la luminosité d'un ensemble d'étoiles en fonction de leur température. De plus, ce graphique est utile pour démontrer le cheminement de l'évolution des étoiles au travers des différents stades de leur âge. Il a été inventé autour de 1910 par Ejnar Hertzsprung et Henry Norris Russell.

Ce diagramme est un outil-clé pour comprendre nos étoiles.

- Sur l'axe horizontal, on remarquera l'échelle qui présente la température et l'indice de couleur (B-V). Le type spectral y est aussi présent avec les types d'étoiles de base soit les O,B,A,F,G,K,M. Les plus lumineuses et donc plus chaudes à gauche allant vers les plus froides à droite.

-Sur l'axe vertical, on découvre qu'en bas se trouvent les plus petites et les moins lumineuses. À mesure que l'on monte dans cet axe, la température augmente ainsi que le volume des étoiles. Comme elles sont plus grosses, elles sont aussi plus lumineuses.

- Sur l'échelle de droite, les magnitudes sont indiquées en absolu (*magnitude de l'étoile à une distance de 10 parsecs par rapport à nous).

- Sur l'échelle de gauche, la luminosité est classée par masses solaires.


 

C'est en y apposant nos étoiles connues sur le graphique, que sont apparues des bandes de concentrations d'étoiles qui forment le classement et régions sensibles où seront plus présentes ces étoiles par leurs critères intrinsèques. Naines blanches, sous-géantes, géantes, super géantes...



Puis les bandes importantes comme la séquence principale, la bande d'instabilité où l'on rencontre les céphéides, les W Virginis et autres étoiles pulsantes. Remarquer l'apparition de nouveaux types spectraux comme L et T. 

 

 

Bien qu'il nous manque encore les classes Y, R, N, S, et C, le diagramme H-R nous informe surtout sur le statut mais aussi sur l'évolution des étoiles.

Si on examine le cheminement passé, présent et futur de notre Soleil, pour l'instant, il brûle son hydrogène en hélium pour notre plus grand plaisir. Il en fera de même durant le 9/10 de sa vie dans la séquence principale. [1]
Mais plus tard, quand l'hydrogène s'épuisera, quittant la séquence principale, il passera dans une bande d'instabilité, grossira et passera au stade de géante rouge. Dans sa montée vers les géantes rouges, il subira un crochet rapide (flash de l’hélium). [2]
Par la suite, il se contractera, avant de se regonfler une dernière fois.[3]
Et commencera sa fin vers l'état ultime de naine blanche, ayant environ le rayon de la terre et il refroidira lentement.[4-5] 
 

Les durées de ces différentes phases sont les suivantes :
Séquence principale : 10 milliards d’années
Flash de l’hélium : Quelques jours
Géante rouge : 2 milliards d’années
Nébuleuse planétaire : 30 000 ans
*http://www.astrosurf.com/quasar95/exposes/Diagramme_HR.pdf

  

 

C'est donc dire que si l'on connait quelques critères d'une étoile, assez pour la situer dans ce diagramme, on peut connaitre son stade d'évolution et presque toutes les autres informations qui s'y rattachent. Dans le cas d'étoiles de différentes masses que le Soleil, le diagramme H-R peut servir là aussi:

 
On fait de même dans l'analyse des amas et autres objets célestes qui sont plus spécifiques et moins généraux que les galaxies; encore une fois c'est par l'observation des étoiles contenues dans ces objets et en les plaçant dans le diagramme que l'on obtient un profil complet des étoiles composant l'objet.  

 

 * Par l'étude du diagramme H-R, on peut aussi conclure qu'au bout de 1,5 milliard d’années, toutes les étoiles de masse supérieure à 2,2 masses solaires ont disparu de la séquence principale. Cette dernière sera donc amputée de sa partie gauche correspondant aux étoiles de grande masse à courte durée de vie. Ces étoiles massives sont sur la branche des géantes, et se dirigent vers le haut et à droite du diagramme. (*http://www.astrosurf.com/quasar95/exposes/Diagramme_HR.pdf)

 

Lectures suggérées et références:

http://cepheides.skyrock.com/1148676932-DE-L-ASTRONOMIE-mort-d-une-etoile.html
http://www.astrosurf.com/adaes/expo-energie-et-lumiere-5.html
http://www.soaslyon.org/index.php/supports-de-cours-et-formations/57-cours-sur-les-etoiles/205-le-diagramme-h-r
https://media4.obspm.fr/public/ressources_lu/pages_evolutionstellaire/evolution-stellaire-hr_impression.htmlhttp://www.astrosurf.com/luxorion/vie-etoiles5.htmhttps://fr.wikipedia.org/wiki/Type_spectral#Classe_R,_N,_S_et_Chttps://www.optroastro.com/etoiles.phphttps://fr.wikipedia.org/wiki/Chronologie_du_futur_lointain

JBD - Février 2018