Rapport entre taille et masse d'une étoile

[furiousgodess]

Salut à tous,
Le soleil est-il l'étoile la plus dense? Car quand on compare sa taille et sa masse avec les autres étoiles, on se rend compte que les étoiles qui sont bien plus grande que lui ne sont pas beaucoup plus massives. Par exemple, Deneb (dans le cygne) est 140 fois plus grand, mais seulement 20 fois plus massive, ou encore, vy cephei, qui est 2000 fois plus grande que le soleil , mais seulement 30 fois plus massive et je pourrai en citer plein d'autres. Ces étoiles contiennent un volume incroyablement plus important que le soleil, donc pourquoi leur masse n'est-elle pas, elle aussi, incroyablement plus élevé?

[Aleksx]

Salut, en fait quand la taille d'une étoile augmente, sa masse diminue parce qu'elle est moins dense qu'une plus petite étoile, alors c'est pour ça qu'il y a des petits écarts entre les masses mais des gros entre les diamètres, ça se compense presque, quand l'étoile grossit, elle devient moins dense donc les éléments s'écartent plus, ce qui donne un plus gros diamètre et une masse plus faible comparée à la taille.
La température vient aussi de là. Une toute petite étoile est très dense alors on pourrait croire qu'il y ferait une chaleur incroyable, mais non car la pression s'oppose à la température et à la fusion, c'est pour ça que les grosses étoiles sont chaudes, elles sont moins denses donc la pression est beaucoup moins élevée.
Quant au Soleil lui il se situe un peu entre les deux camps, il n'est ni trop petit ni trop gros donc il a une bonne proportion diamètre/masse.

[MIMATA]

Salut,

C'est pas tout à fait ça... Il ne faut pas confondre masse et densité.

La masse d'une étoile diminue non pas parce qu'elle augmente de volume mais parce qu'elle transforme de la matière en énergie.
Quand elle augmente de volume, sa masse (exception faite de la perte de masse due à la fusion) reste la même mais sa densité diminue : il y a moins de matière dans un même volume, la densité est plus faible, donc si la quantité globale de matière est la même, il faut augmenter le volume.
Pour la température, c'est surtout une question de surface radiative je crois, plus une étoile est grosse, plus elle a de surface extérieure et plus elle peut rayonner. Mais en grandissant et en augmentant cette surface, l'étoile va en réalité se refroidir.
Enfin, pour la pression, je crois que c'est l'inverse en fait , une grosse étoile a moins de pression, c'est pour ça qu'elle peut grandir.

[Aleksx]

Euh oui désolé j'avais mis moins élevée avant mais j'ai modifié alors que c'était bon, mais oui c'est bien ça que je voulais dire la pression est moins élevée quand l'étoile grossit. C'est parce que la force gravitationnelle n'est pas assez forte pour tout retenir.

Mais je pense que nos deux propositions sont acceptables et sont les raisons pour laquelle quand l'étoile grossit elle n'augmente pas forcément beaucoup sa masse. Ce que j'ai dit je l'avais vu je sais plus où mais c'était fiable et c'est cohérent, et ce que tu dis a l'air tout à fait vrai aussi donc voilà

[furiousgodess]

Ok, mais alors pourquoi les étoiles très grande (comme celle que j'ai citer) sont-elles moins dense que les étoiles qui sont plus petite?

[bongo]

Salut à tous,
Le soleil est-il l'étoile la plus dense? Car quand on compare sa taille et sa masse avec les autres étoiles, on se rend compte que les étoiles qui sont bien plus grande que lui ne sont pas beaucoup plus massives. Par exemple, Deneb (dans le cygne) est 140 fois plus grand, mais seulement 20 fois plus massive, ou encore, vy cephei, qui est 2000 fois plus grande que le soleil , mais seulement 30 fois plus massive et je pourrai en citer plein d'autres. Ces étoiles contiennent un volume incroyablement plus important que le soleil, donc pourquoi leur masse n'est-elle pas, elle aussi, incroyablement plus élevé?

Non le soleil n’est pas l’étoile la plus dense, puisque tu as aussi les naines rouges. (Si on exclut les naines blanches, étoiles à neutron et trous noirs).

Donc pour Gliese 581, tu as 0.31 masse solaire, et 0.38 rayon, donc la densité y est 5.6 fois plus élevée que le soleil.

Ceci étant dit, pourquoi une étoile peu massive est en général plus dense qu’une étoile bien plus massive ?
Il faut comprendre qu’une étoile est un équilibre dynamique stable entre les forces de gravité, qui tendent à faire s’effondrer l’étoile sous son propre poids, et l’activité thermonucléaire, qui tend à exploser l’étoile.

Un rassemblement de masse donné implique une certaine pression au centre qui s’oppose à l’effondrement. Tu vois bien que dans une piscine, plus tu es profond, plus la pression est élevée, id est plus il y a de matière plus la pression est élevée au centre.
Ceci explique pourquoi une étoile doit dépasser une certaine taille critique pour pouvoir brûler de l’hydrogène (en raison des forces électrostatiques, qui repoussent les protons de charges positives, il faut une pression et énergie minimale pour que les réactions thermonucléaires puissent démarrer).

Plus une étoile a une masse élevée, et plus elle doit lutter contre l’attraction gravitationnelle (la pression en son cœur est très élevé) et donc elle doit brûler d’une manière très intense l’hydrogène (en calculant la pression au centre d’une étoile, on arrive à montrer que plus une étoile est massive, et plus elle brûle vite, et moins elle vit longtemps malgré le fait qu’elle ait plus de carburant).

Le fait de brûler plus intensément l’hydrogène a pour conséquence une température plus élevée, les couches externes sont plus chaudes, et donc moins denses. En d’autres termes :
- une étoile a son cœur très dense, plus l’étoile est massive et plus le cœur est dense
- les couches externes où il n’y a pas de réaction nucléaire sont plus froides, mais plus les étoiles sont chaudes et plus cette couche est chaude, et moins elle est dense

Etant donné que le cœur est minuscule comparé à la couche externe, quand on fait une moyenne, celle-ci est tirée par la densité de la couche externe, et c’est pourquoi les étoiles plus massives, paradoxalement sont moins denses.