01.05.2024 par MM
num.338 mai 2024 p.08

L’astrophysique répond : Pourquoi les étoiles ont-elles des couleurs différentes ?

En regardant le ciel de nuit, ce dernier nous offre le tableau d’un fond noir parsemé d’innombrables points blancs et lumineux; bien que brillant plus ou moins fortement, les étoiles nous paraissent à l’œil nu toutes identiques, car la lumière reçue est trop faible dû à leur distance éloignée, mais il suffit de les observer avec un bon télescope pour s’apercevoir que celles-ci se présentent sous une variété de couleurs.

Une étoile est une boule de gaz qui émet de la chaleur et, comme toute matière chaude, rayonne de la lumière. Du rouge au bleu en passant par le jaune, les nuances sont nombreuses et dépendent de la température externe de l’étoile, sa température de surface, allant de 3 000 à 30 000 kelvins. En allant dans un ordre croissant de température, nous rencontrons d’abord des étoiles rouges-oranges, possédant une température allant jusqu’à 3 500 degrés. Ces étoiles sont considérées comme froides. Viennent ensuite les étoiles intermédiaires de couleur jaune-blanche avec des températures d’environ 6 000 degrés. À partir d’une température de surface de l’ordre de 10 000 degrés et plus, les étoiles sont bleues-violettes. Ces étoiles sont considérées comme chaudes.

Au début du XXe siècle, les astronomes Ejnar Hertzsprung et Henry Norris Russell ont montré qu'il existe une relation étroite entre la couleur d’une étoile et sa température : plus les étoiles sont rouges, plus leur température est basse et plus elles sont bleues, plus leur température est élevée. Nous pouvons remarquer cette même relation entre la couleur et la température dans des objets et phénomènes du quotidien plus proches de nous telle que la flamme du gaz lorsqu’on utilise un chalumeau, où la partie la plus chaude à la base est bleue tandis que la périphérie est jaune-orange, mais aussi comme une barre de fer, qui rougit lorsqu’on la chauffe un peu et devient blanche quand on continue à la chauffer et bleue une fois fondue.

Analyser le spectre de la lumière émise par une étoile permet non seulement d’obtenir des informations concernant sa température, mais aussi sur sa composition chimique, sa densité/pression, sa masse, son âge. Les étoiles bleues (chaudes) sont des étoiles jeunes, car elles brûlent vite leur carburant, contrairement aux étoiles rouges (froides), qui sont bien plus vieilles. Leur température dépend aussi de leur grosseur : plus elles sont massives, plus elles produisent de chaleur et sont donc de couleur bleue, tandis que les petites produisent moins de chaleur et sont donc de couleur rouge. De plus, les étoiles n'émettent pas de la lumière en une seule longueur d'onde; la lumière blanche est une superposition de toutes les couleurs du spectre et lorsque l'étoile apparaît rouge ou bleue, c'est qu'elle émet un « pic » dans cette partie-là. Ce décalage spectral vers le rouge ou le bleu renseigne sur la vitesse de déplacement de l'étoile via l'effet Doppler, qui montre que la fréquence d’une onde lumineuse augmente ou diminue selon la distance de l'observateur. La couleur des étoiles apporte donc de nombreuses informations aux astronomes qui les observent, importantes pour les comprendre et les classifier.

auteur : Maria Mehdi