Le Soleil est en équilibre hydrostatique.
C'est à dire qu'il est soumis à la gravitation qui tend à rassembler toute
la matière près du centre de gravité (la pesanteur), et à la force de
pression qui tend à disperser la matière dans l'espace. Ces deux forces en
équilibre lui donnent sa forme sphérique et stable.
La pesanteur est fonction de la masse du
Soleil. Plus la masse est grande et plus la force qui écrase la matière
sur le cœur de l'étoile est importante.
Pression : Les principales sources d'énergies
qui s'opposent à la pesanteur sont la gravitation elle même et l'énergie
nucléaire.
La contraction du Soleil sous l'effet de la
gravitation élève la température interne dont une partie est évacuée vers
l'extérieur.
C'est alors les réactions nucléaires qui viennent
s'ajouter à la pression thermique due à la gravitation, empêchant l'étoile
de s'effondrer sur elle même.
La réaction nucléaire appelée "chaîne proton-proton"
est la première à se manifester et est la plus importante car elle utilise
uniquement l'élément le plus courant dans la composition des étoiles et de
l'Univers en général, l'hydrogène.
Déroulement du cycle :
1 - Fusion de deux protons (noyaux d'atomes
d'hydrogène 1H) qui forment un noyau de deutérium (hydrogène
lourd 2D). Il y a émission d'un électron positif (positron e+)
et d'un neutrinos (ve). Un proton s’est transformé en
neutron et à éjecté sa charge positive (e+).
1H
+ 1H = 2D + e+ + ve
2 - Fusion du noyau de deutérium avec un troisième
proton. Il y a émission d'un photon gamma (g). Nous avons alors un noyau
d'hélium3 (3He), formé de deux protons et d'un
neutron.
2D
+ 1H = 3He + g
3 - Il faudra deux de ces noyaux 3He pour
la fusion final qui donne un noyau d'hélium (4He) et deux
noyaux d'hydrogène (1H).
3He +
3He = 4He + 21H
Nous avons donc quatre noyaux d'hydrogène de masse
atomiques unitaires de 1,0081 , qui fusionnent pour donner un noyau
d'hélium de masse atomique 4,0039 . La différence de masse qui est égale à
4x1,0081 - 4,0039 = 0,0285 est transformée en énergie suivant la célèbre
relation e=Mc2.
L'énergie libérée dans les réaction de fusion de
l'hydrogène en hélium est d'environ 4x10-12 joules par atome
d'hélium formé soit environ 10-12 joules par atome d'hydrogène
détruit. Cela représente donc une énergie de 6x1014 joules par
kilogrammes d'hydrogène (1 electron volt (ev) = 1,602x10-19
joules). Le Soleil consomme ainsi son hydrogène et fabrique de l'hélium et
d'autre composants plus lourds. Une masse de 4,2 millions de tonnes est
transformée en énergie chaque seconde. Mais rassurez vous, la réserve est
loin d'être épuisée car on estime que depuis sa naissance il y a 4,5
milliards d'années, le Soleil n'a perdu que 3/1000ème de sa
masse.
Les neutrinos ne contribuent pas à l'équilibre de
l'étoile car ils sont très peu absorbés par la matière. Ils ne contribuent
même pas à son éclat. C’est la pression de radiation et la pression
thermique qui assurent cet équilibre. L'énergie libérée par les réaction
nucléaires gagne la surface de l'étoile à l'aide de trois moyens de
transfert; la conduction, le rayonnement, la convection.
Claude FERRAND
Bibliographie :
Les étoiles, le système solaire.
Encyclopédie scientifique de l'Univers. Bureau des longitudes.
Gauthier-Villars.
Atlas de l'astronomie. par Joachim
Herrmann. Stock. Réédité dans la collection Le livre de poche,
encyclopédies d'aujourd'hui.
Encyclopédie d'Astronomie de Cambridge.
Editions du Fanal.
Astronomie Flammarion. 2 volumes.
Flammarion.
