Comment notre Soleil va-t-il mourir ?

À défaut de s’éteindre comme des ampoules, toutes les étoiles meurent un jour et notre Soleil ne devrait pas faire exception. Mais par quelles étapes passera-t-il avant de mourir ? Aujourd’hui, à quel stade de sa longue vie en est-il ? « Le Soleil est au milieu de sa vie, qui doit durer environ 13 milliards d’années. Aujourd’hui, il a vécu environ 5 milliards d’années. Il est dans sa phase la plus longue, qu’on appelle la séquence principale », explique à Numerama Sylvie Cabrit, astronome à l’observatoire de Paris.

Que se passe-t-il lors de ce stade de l’évolution stellaire ? « La séquence principale correspond à l’étape de fusion de l’hydrogène en hélium au cœur de l’étoile », poursuit la spécialiste. Dans la séquence principale, les étoiles sont classées en fonction de leur luminosité et de leur couleur mesurées : une étoile rouge est considérée comme froide (davantage que le Soleil) alors qu’une étoile bleue est plus chaude.

« Le processus de fusion de l’hydrogène en hélium dans le cœur de l’étoile libère de l’énergie et permet à l’étoile de rester suffisamment chaude au centre pour contrer la force de gravité et l’empêcher de s’effondrer sur elle-même. L’étoile atteint une sorte d’équilibre : grâce à cette réaction nucléaire, l’étoile s’autorégule », décrit Sylvie Cabrit.

Le Soleil devenu une géante rouge.

Source : Wikimedia/CC/Pethrus, Mysid, Mrsanitazier (photo recadrée)

En mourant, le Soleil deviendra une géante rouge : qu’est-ce que c’est ?

Notre Soleil devrait rester sur cette séquence principale pendant 11 milliards d’années (il en a donc encore pour 6,5 milliards d’années). « Quand le cœur du Soleil aura été entièrement transformé en hélium, il va devenir une géante rouge. Le cœur de l’étoile se contracte pendant que l’enveloppe se dilate et se refroidit. Elle va ensuite réaliser la fusion de l’hydrogène dans une fine couche autour du cœur », détaille l’astronome. Le Soleil devrait alors devenir de plus en plus rouge et sa luminosité devrait augmenter jusqu’à plusieurs milliers de fois sa valeur actuelle. Par ailleurs, « son rayon va beaucoup augmenter, pour atteindre, au bout de 800 millions d’années, 200 fois son rayon actuel », complète Sylvie Cabrit : cela correspond à l’orbite sur laquelle se déplace actuellement la Terre.

Pour aller plus loin

Juste avant de mourir, le Soleil devrait pulvériser la ceinture d’astéroïdes

Une nouvelle étape attendra alors l’étoile. C’est celle « du flash de l’hélium », nous explique l’astronome. À ce moment-là, le cœur du Soleil devrait devenir suffisamment chaud pour que l’hélium fusionne en carbone et en oxygène. « L’étoile rétrécit brutalement et atteint un nouvel équilibre, avec un rayon de 10 fois le rayon actuel. Mais cet équilibre ne durera que 100 millions d’années, ce qui est assez bref. »

Vers l’étape finale du Soleil : la naine blanche

Que se passe-t-il lorsque l’hélium du cœur de l’étoile achève sa transformation complètement en carbone et en oxygène ? « L’étoile rejoint ce que l’on appelle la branche asymptotique des géantes. La fusion de l’hélium se rallume dans une couche, la faisant enfler de nouveau », poursuit l’astronome.

Par la suite, l’étoile connaît une série de « putschs thermiques » : « Elle perd de la masse, qui échappe à son attraction. Toute sa partie externe est expulsée et forme alors une nébuleuse planétaire. Ce processus met à nu le cœur de l’étoile : c’est l’étape finale de la naine blanche, un astre très dense de taille de la Terre », indique Sylvie Cabrit. Une naine blanche concentre 1 tonne de matière par centimètre cube. Pendant plusieurs milliards d’années, une naine blanche se refroidit pour devenir ensuite une naine noire. « Cette étape n’a pas encore été observée, les plus vieilles naines blanches que l’on connaît ont encore une température de 3 000°C », souligne l’experte.

Mort du soleil : quelles conséquences sur le reste du système solaire ?

L’évolution du Soleil ne sera pas sans conséquence pour le reste du système solaire. Tout d’abord, la température va augmenter. « La zone habitable va se décaler, car le rayon et la luminosité du Soleil va beaucoup augmenter », commente Sylvie Cabrit. Que va-t-il se passer pour les planètes les plus proches de l’étoile ? « À cause de la perte de masse du Soleil, sa force d’attraction va diminuer : les orbites de Mercure, de Vénus et de la Terre vont reculer. Ce déplacement permet de conserver l’équilibre entre la force centrifuge de la planète et la force de gravité exercée par le Soleil », poursuit la spécialiste.

Lors de l’étape de la géante rouge, le sort de la Terre n’est pas certain. « Peut-être que la Terre ne sera pas totalement absorbée. Ce sera peut-être aussi le cas de Vénus. Mercure le sera forcément. La partie habitable du système solaire va se décaler vers Mars, puis vers Jupiter et Saturne à la fin de la phase de la géante rouge », décrit Sylvie Cabrit.

La perte de masse du Soleil pourrait souffler l’atmosphère terrestre. Même dans le cas où notre planète conserverait son atmosphère, elle serait de toute manière évaporée (ainsi que l’eau) sous l’effet des températures élevées. « Notre surface deviendra totalement aride comme celle de Mercure ou Vénus, et sera quasiment de la lave en fusion à la fin de la phase géante, lorsque le rayon du Soleil atteindra l’orbite actuelle de la Terre », conclut l’astronome.