Étoiles : tout savoir sur ces astres qui tapissent le ciel

ÉTOILE. Comment naissent et meurent les étoiles ? Comment les observer et qui choisit leur nom ? Définition, fonctionnement et étoiles filantes, le point sur ces astres complexes.

[Mis à jour le 3 octobre 2022 à 18h23] Véritables boules de gaz en fusion, les étoiles sont bien plus que des points brillants dans le ciel nocturne. Le cœur d'une étoile est le lieu de réactions complexes qui produisent à la fois lumière, chaleur mais également des éléments qui serviront de base à la formation d'autres objets célestes. Les étoiles sont donc de véritables réacteurs nucléaires dont la durée de vie est de plusieurs milliards d'années. Elles suscitent admiration, curiosité et fascination et sont de mieux en mieux comprises par les astronomes qui étudient leur fonctionnement. 

Autrefois utilisées par les navigateurs pour conquérir les mers du monde, puis aujourd'hui par les astronomes pour indiquer l'emplacement de leurs découvertes dans le ciel, les étoiles ont toujours eu une place dans la vie des Hommes à travers les époques et les cultures. Pourtant, les 3 000 étoiles visibles dans le ciel ne sont qu'un infime fragment de toutes celles qui existent dans l'Univers. Les astronomes amateurs aiment les contempler, admirer des constellations ou encore traquer les étoiles filantes. Mais sait-on vraiment ce que l'on observe réellement ? Que se cache-t-il derrière ces astres qui constellent la voûte céleste ?

Comment observer les étoiles ?

L'observation des étoiles nécessite un minimum de préparation. Tout d'abord, le ciel que vous observez change au fil de l'année. La Terre tourne autour du Soleil, modifiant la position de l'observateur situé sur notre planète. Il existe des constellations que vous verrez toute l'année et d'autres qui ne sont visibles que durant certaines saisons. Par conséquent, il est intéressant de se munir d'une carte du ciel en temps réel, comme celle de Stelvision, afin de localiser les différentes constellations visibles à une date et une heure données. Vous pouvez également trouver des applications pour smartphone qui facilitent l'identification des étoiles que vous observez dans le ciel en temps réel. Avec Skyview, il suffit de pointer une étoile avec son smartphone pour obtenir son nom et sa modélisation en 3D.

Choisissez soigneusement votre point d'observation. Les lieux situés à proximité d'une ville, où la pollution lumineuse est importante ne vous permettront pas de voir beaucoup d'étoiles, voire quasiment aucune. Optez plutôt pour un lieu isolé, éventuellement en altitude si possible et avec un horizon dégagé. Privilégiez les nuits de nouvelle Lune, où le ciel est bien sombre, permettant aux étoiles d'être particulièrement visibles. Pour cela vous pouvez consulter un calendrier lunaire afin de prendre connaissance des dates les plus propices à l'observation du ciel nocturne.

Comment trouver la Grande Ourse ?

Avec un peu de pratique, la Grande Ourse se remarque rapidement par sa forme caractéristique. Cette constellation est visible toute l'année depuis l'hémisphère nord et se trouve non loin de l'étoile Polaire autour de laquelle elle semble tourner. Pour la repérer dans le ciel, il suffit de pointer son regard vers le nord et de rechercher une forme de casserole.

Comment trouver la Petite Ourse ?

La Petite Ourse est une constellation qui ressemble beaucoup à la Grande Ourse mais se trouve dans le sens inverse de cette dernière. Pour la trouver, il est préférable de commencer par identifier la Grande Ourse en premier. Une fois ceci fait, vous allez utiliser deux étoiles de cette constellation pour trouver la Petite Ourse. Identifiez les deux étoiles du bord de la casserole opposé au manche. Si vous prolongez mentalement cette ligne environ 5 fois, vous devriez tomber sur l'étoile Polaire qui n'est autre que l'extrémité de la Petite Ourse.

Qu'est-ce que l'étoile Polaire ?

L'étoile Polaire est une des étoiles de la constellation de la Petite Ourse. Il s'agit de l'extrémité du manche de la casserole. Cette étoile a la particularité de sembler fixe dans la voûte céleste, donnant l'impression que les autres étoiles tournent autour d'elle. Elle marque ainsi le pôle nord céleste, c'est-à-dire le point de la voûte céleste situé dans le prolongement de l'axe de rotation de la Terre.

Qu'est-ce que l'étoile du Berger ?

L'étoile du Berger n'a en réalité rien d'une étoile, si ce n'est l'apparence. Il s'agit en fait d'une planète : Vénus. Elle a longtemps servi de repère temporel aux bergers qui gardaient leurs troupeaux. C'est une planète qui, vue de la Terre, n'est jamais très loin du Soleil, elle apparaît donc le soir ou le matin selon les périodes. Elle est ainsi alternativement la première "étoile" à se lever ou la dernière à se coucher, indiquant aux bergers qu'il faut rentrer les bêtes ou les sortir.

Les 3 000 étoiles visibles dans le ciel ne sont qu'un infime fragment de toutes celles qui existent dans l'Univers. Les astronomes amateurs aiment les contempler, admirer des constellations ou encore traquer les étoiles filantes. Mais sait-on vraiment ce que l'on observe réellement ? Que se cache-t-il derrière ces astres qui constellent la voûte céleste ?

Qu'est-ce qu'une étoile ?

Une étoile est une boule de gaz particulièrement chaude au sein de laquelle la pression et la température sont si élevées que des réactions thermonucléaires se déroulent. Ce sont ces processus qui entretiennent le fonctionnement de l'étoile et qui produisent entre autres de la lumière et de la chaleur. D'après le magazine National Geographic, il existerait environ 300 milliards d'étoiles dans la Voie Lactée, notre galaxie.

La Terre fait partie d'un ensemble de planètes qui gravitent autour d'une étoile : le Soleil. Il est placé bien plus proche de nous que les étoiles que nous pouvons admirer dans le ciel nocturne. C'est pourquoi il n'a pas du tout la même apparence que ces dernières lorsqu'on l'observe depuis la Terre.

Quelle est l'étoile la plus brillante ?

Vue de la Terre, l'étoile la plus brillante du ciel est Sirius. Elle est située dans la constellation du Grand Chien, à proximité de la constellation d'Orion. Sa position très basse sur l'horizon céleste en fait une étoile parfois difficile à observer puisqu'elle ne s'élève que très peu dans le ciel. Sa luminosité importante n'est pas due qu'à la forte lumière qu'elle émet, mais également à sa proximité avec la Terre. Sirius se trouve à 8,6 années-lumière de la Terre, ce qui est bien plus proche que de nombreuses autres étoiles.

Dans le ciel nocturne, vous remarquerez peut-être un autre point brillant, plus lumineux encore que Sirius. Il s'agit de Vénus, que l'on appelle aussi "l'étoile du Berger". Elle est effectivement plus brillante que Sirius, mais il s'agit bel et bien d'une planète et non d'une étoile, contrairement à ce que son surnom suggère.

Quelle est l'étoile la plus proche de la Terre ?

L'étoile la plus proche de la Terre est le Soleil, dont la chaleur et la luminosité ont joué un rôle dans l'apparition de la vie sur notre planète. En dehors de cet astre, l'étoile la plus proche du système solaire est Proxima du Centaure. Elle se trouve à une distance de 4,2 années-lumière de la Terre, c'est-à-dire 40 000 milliards de kilomètres.

Si vous voulez l'apercevoir dans le ciel, il faudra vous rendre dans l'hémisphère sud. En effet, cette étoile et la constellation du Centaure dans laquelle elle se trouve, ne sont visibles que de ce côté de la planète et ne passent jamais l'horizon pour apparaître dans le ciel de l'hémisphère nord.

Quelle est la plus grosse étoile de l'univers ?

L'étoile la plus massive connue dans l'Univers porte le nom de R136a1. Située au cœur de la nébuleuse de la Tarentule, cette étoile présente des dimensions hors normes que les astronomes n'expliquent pas encore. Avec une masse supérieure à 250 fois la masse du Soleil, d'après la NASA, cette étoile est également 10 millions de fois plus brillante que le Soleil.

R136a1 a été découverte en 2010 par le Very Large Telescope installé au Chili. Elle se trouve à 170 000 années-lumière de nous et sa nébuleuse appartient au Grand Nuage de Magellan, une des galaxies les plus proches de la Voie Lactée.

Comment nomme-t-on les étoiles ?

Les Hommes, qui contemplent les étoiles depuis la nuit des temps, leur ont donné des noms en accord avec leur époque et leur culture. C'est ainsi que parmi les noms d'étoiles qui sont parvenus jusqu'à nous se trouvent des mots issus de la culture grecque, latine ou encore arabe.

C'est à la Renaissance qu'un besoin d'homogénéisation est né. À cette époque, il devient crucial de proposer une désignation commune à tous les pays pour chaque étoile. Plusieurs systèmes de catalogues sont alors proposés et aboutissent au 17^e siècle à la dénomination Bayer-Flamsteed, le mélange des travaux de deux astronomes. Dans cette dénomination, chaque nom est composé "d'un numéro et d'une lettre grecque ou latine suivis du génitif du nom latin de la constellation à laquelle elle appartient", explique le site de l'observatoire de Paris.

Aujourd'hui, toutes les étoiles que l'on découvre sont nommées dans des catalogues qui correspondent à des catégories (étoile brillante, étoile variable, étoile binaire, etc.). Une étoile peut ainsi faire partie de plusieurs catalogues et donc porter plusieurs noms.

Les étoiles les plus connues sont généralement les plus brillantes, celles que l'on peut repérer dans le ciel nocturne. C'est par exemple le cas de Sirius, l'étoile la plus lumineuse du ciel ou encore de Alpha Centauri A, Véga, Rigel et Bételgeuse. D'autres, plus discrètes sont célèbres pour d'autres raisons. C'est le cas par exemple de l'étoile Polaire qui marque le pôle nord céleste puisqu'elle est alignée avec l'axe de rotation de notre planète. Elle est donc fixe dans le ciel et le reste de la voûte céleste semble tourner autour d'elle.

Comment fonctionne une étoile ?

Vue de la Terre, les étoiles sont des petits points brillants de la voûte céleste que l'on peut relier mentalement entre eux pour former des constellations. En réalité, une étoile est un corps céleste extrêmement complexe au sein duquel se déroulent des réactions thermonucléaires qui lui permettent de briller.

Une étoile est composée d'hydrogène et d'hélium, deux gaz très courants dans l'Univers. Au cœur de l'étoile, l'hydrogène est soumis à des forces de pression et de température telles que les atomes qui composent le gaz fusionnent entre eux, produisant des atomes d'hélium. Au cours de cette transformation, de l'énergie est produite, elle se matérialise sous la forme de rayonnement solaire. C'est ainsi que l'étoile brille et chauffe. Quand l'étoile a consommé toutes ses réserves d'hydrogène, elle commence à transformer son hélium en carbone et en oxygène. Une fois qu'elle ne dispose plus d'hélium, une étoile de taille moyenne, comme le Soleil, commence à mourir et finit par se transformer en naine blanche. Les étoiles les plus massives continuent leurs réactions de fusion nucléaires et produisent des éléments toujours plus lourds comme par exemple le fer. Après la mort de l'étoile, ces éléments peuvent être disséminés sous la forme d'un nuage à partir duquel des planètes ou d'autres étoiles peuvent se former dans certaines conditions.

Une étoile évolue comme un funambule sur un fil, en équilibre entre deux forces. "C'est une sphère auto-gravitante, une énorme boule de gaz chaud qui tient en équilibre sous l'effet de son propre poids." explique Sylvie Vauclair, astrophysicienne et planétologue, dans le magazine Sciences et Avenir. Deux forces sont à l'œuvre pour maintenir l'étoile en fonctionnement. D'une part, la force de gravité pousse l'étoile à s'effondrer sur elle-même. D'autre part, la force de fusion et le rayonnement émis par les réactions thermonucléaires s'opposent à cette force de gravité et poussent l'étoile à prendre du volume.

Comment s'allume une étoile ?

Aux origines d'une étoile, il y a un nuage de gaz et de poussières : une nébuleuse. Au sein de cet amas, les atomes de gaz, de l'hydrogène et de l'hélium principalement, s'agglomèrent et forment des poches. Les atomes se regroupent ainsi et se serrent les uns contre les autres dans ces poches, faisant augmenter la pression et la température. Lorsque la température atteint 15 millions de degrés, les atomes d'hydrogène fusionnent entre eux et forment ainsi des atomes d'hélium. C'est le phénomène de fusion nucléaire. Ce processus dégage de l'énergie sous la forme d'un rayonnement qui émet de la chaleur et de la luminosité : c'est à ce moment-là que l'étoile s'allume.

Comment savoir si une étoile meurt ?

Quand l'étoile a consommé tout son carburant, à savoir ses réserves de gaz, l'étoile commence à mourir. Toutes les étoiles ne meurent pas de la même manière. Le processus diffère en fonction de la taille de l'étoile. Par exemple, le Soleil est une étoile de taille moyenne, qui se transformera probablement en géante rouge puis en naine blanche quand elle mourra. À l'inverse, la mort d'étoiles bien plus volumineuses que le Soleil peut générer des explosions appelées supernovas particulièrement spectaculaires et même finir par se transformer en trou noir. Le télescope spatial Hubble a capturé un cliché d'une de ces supernovas.

Les étoiles suivent une évolution bien précise, passant par différents états au cours de leur vie. À l'œil nu, il est impossible de connaître l'état d'une étoile que l'on observe. Cette mission revient aux astronomes qui peuvent évaluer le stade de vie auquel elle se trouve en mesurant sa luminosité et sa température.

Malgré le nom qu'on leur a donné, les étoiles filantes n'ont rien à voir avec des étoiles. Ce sont en réalité des poussières qui entrent dans l'atmosphère à grande vitesse. La poussière s'échauffe alors et crée une traînée lumineuse dans le ciel. Cette traînée ressemble à une étoile qui se déplacerait rapidement, c'est pourquoi ce phénomène a été appelé "étoile filante".

Il arrive que l'on aperçoive des points lumineux en mouvement dans le ciel qui s'avèrent être des satellites ou encore la Station spatiale internationale (ISS). Les étoiles filantes sont bien plus rapides que ces objets. Elles ne durent que quelques secondes pour les plus longues d'entre elles avant de disparaître alors que les satellites ou l'ISS traversent la voûte céleste bien plus lentement que cela.