Quelle est la composition chimique de la plupart des étoiles ?

Notre galaxie, la Voie lactée, abrite plus de 400 milliards d'étoiles de luminosité variable. La majorité de ces étoiles sont décrites comme étant la séquence principale, ce qui signifie que leurs noyaux fusionnent de l'hydrogène pour créer de l'hélium. Le Soleil est une étoile de la séquence principale et sa composition chimique se compose principalement d'hydrogène et d'hélium avec des traces d'autres éléments.

L'hydrogène est l'élément le plus abondant dans l'univers et constitue les trois quarts de toute la matière. Les étoiles se forment lorsque d'énormes quantités de gaz et de poussière s'effondrent sous leur propre force gravitationnelle. La majorité de ce gaz est de l'hydrogène qui est le carburant de base que les étoiles utilisent pour créer de l'énergie. Lors de la fusion de l'hydrogène, des protons (particules nucléaires subatomiques) sont combinés pour créer de l'hélium. D'autres sous-produits sont également créés dans cette réaction tels que des électrons, des positons (antiélectrons), des rayons gamma et des neutrinos. Les neutrinos sont des particules fantômes qui n'interagissent pas fortement avec la matière, elles s'échappent donc généralement du Soleil. La collision des particules restantes avec les atomes environnants conduit à l'échauffement du Soleil.

L'hélium est le deuxième élément le plus abondant dans l'univers et est un composant majeur des étoiles de la séquence principale comme le Soleil. L'hélium s'accumule dans le cœur des étoiles à la suite de la fusion nucléaire d'hydrogène. L'hélium représente environ 27 pour cent de la masse du Soleil.

Lorsque les niveaux d'hydrogène dans le noyau d'une étoile s'épuisent, la réaction de fusion standard ne peut plus avoir lieu. Cela conduit à une diminution de la quantité d'énergie rayonnant vers l'extérieur et le noyau stellaire s'effondre, augmentant la température et la pression. Lorsque la température atteint 200 millions de Kelvin, la fusion de l'hélium devient possible. Trois noyaux d'hélium fusionnent pour créer un seul atome de carbone.

La fusion de quatre noyaux d'hélium peut être utilisée pour créer des atomes d'oxygène. Cela se produit dans les étoiles qui ont épuisé leur réserve d'hydrogène dans le noyau. D'autres processus de fusion peuvent créer des éléments plus lourds tels que le silicium, le magnésium et le sodium. Cependant, l'abondance de ces éléments dans la plupart des étoiles est très faible et représente moins de 1% de la masse. La fusion au sein des étoiles ne peut rendre compte que de la création d'éléments jusqu'à la masse de fer. Au-delà de cela, le processus de fusion utilise de l'énergie plutôt qu'il ne la crée. On pense que les éléments lourds restants au-delà du fer sont forgés lors de l'effondrement des étoiles lourdes - un processus connu sous le nom de supernova.