L'Univers est-il en train d'épuiser ses nouvelles étoiles ?

Rien ne dure éternellement... pas même notre univers. Au cours des deux dernières décennies, les astronomes ont détecté des indices suggérant que le cosmos aurait dépassé son apogée. L'un des signes révélateurs est la diminution constante du nombre d'étoiles qui naissent.

Ce n'est pas que l'Univers soit à court d'étoiles, remarquez. Selon certaines estimations, il pourrait en contenir jusqu'à un septillion, soit un suivi de 24 zéros.

Mais les astronomes pensent que la production de nouvelles étoiles ralentit.

Une étoile est née... et meurt

Le consensus scientifique actuel est que l'Univers a environ 13,8 milliards d'années. Les premières étoiles se sont formées peu après le Big Bang.

En fait, l'année dernière, le télescope spatial James Webb a découvert un trio d'étoiles dans notre propre galaxie, la Voie lactée, dont l'âge serait supérieur à 13 milliards d'années.

Les étoiles sont essentiellement des boules géantes de gaz chaud qui naissent toutes de la même manière.

Elles se forment dans d'énormes nuages de poussière et de gaz spatiaux appelés nébuleuses. La gravité attire les amas de gaz, qui finissent par s'échauffer et devenir une étoile naissante, ou protoétoile.

Lorsque le cœur de l'étoile atteint des températures de plusieurs millions de degrés, les atomes d'hydrogène qu'il contient sont comprimés pour former de l'hélium dans un processus appelé fusion nucléaire. Cela émet de la lumière et de la chaleur, et l'étoile se trouve alors dans une phase stable, appelée « séquence principale ».

Les astronomes estiment que les étoiles de la séquence principale, y compris notre Soleil, représentent environ 90 % de toutes les étoiles de l'Univers. Leur taille varie entre un dixième et 200 fois la masse du Soleil.

À terme, ces étoiles épuisent leur combustible et peuvent suivre différentes voies vers leur mort.

Les étoiles de faible masse, comme notre Soleil, s'éteignent progressivement au cours de milliards d'années.

Pour leurs « grandes sœurs », qui ont au moins huit fois la masse du Soleil, la fin est plus spectaculaire : elles explosent dans une gigantesque explosion appelée supernova.

Les vieilles étoiles dominent

En 2013, une équipe d'astronomes internationaux étudiant les tendances en matière de formation stellaire a affirmé que 95 % de toutes les étoiles qui existeront un jour sont déjà nées.

« Nous vivons clairement dans un univers dominé par les étoiles anciennes », a déclaré David Sobral, auteur principal de cette étude, dans un article publié à l'époque sur le site web du télescope Subaru.

Dans la chronologie de l'univers, il semble que le pic de formation stellaire se soit produit il y a environ 10 milliards d'années, au cours d'une période connue sous le nom de « midi cosmique ».

« Les galaxies transforment le gaz en étoiles, et elles le font à un rythme décroissant », explique le professeur Douglas Scott, cosmologiste à l'Université de Colombie-Britannique au Canada.

Le professeur Scott est coauteur d'une étude préliminaire, actuellement en cours d'évaluation par des pairs, qui analyse les données des télescopes Euclid et Herschel de l'Agence spatiale européenne.

Grâce à la mission Euclid visant à créer une immense carte 3D de l'univers, lui et une équipe de chercheurs internationaux ont pu étudier simultanément plus de 2,6 millions de galaxies.

Les astronomes se sont particulièrement intéressés à la chaleur émise par la poussière stellaire. Les galaxies présentant un taux de formation stellaire plus élevé ont tendance à avoir une poussière plus chaude, car elles contiennent des étoiles plus grosses et plus chaudes.

Selon le professeur Scott, l'équipe a découvert que la température des galaxies diminuait progressivement depuis plusieurs milliards d'années.

« Nous avons déjà dépassé depuis longtemps le pic de formation stellaire, et il y aura de moins en moins de nouvelles étoiles à chaque génération de formation stellaire », explique-t-il.

Le grand refroidissement ?

Il est vrai que la mort d'anciennes étoiles peut conduire à la formation de nouvelles étoiles à partir des mêmes matériaux, mais les choses ne sont pas aussi simples.

Imaginons que nous ayons un tas de matériaux de construction et que nous les utilisions pour construire une maison. Si nous voulons en construire une nouvelle, nous pouvons bien sûr essayer de recycler l'ancienne, mais tout ne sera pas utile.

« Cela signifie que nous ne pouvons construire qu'une maison plus petite. Chaque fois que nous la démolissons, il y aura moins de matériaux utiles, jusqu'à ce que je ne puisse plus construire de nouvelle maison », explique le professeur Scott.

C'est à peu près ce qui se passe avec les étoiles.

« Chaque génération d'étoiles dispose de moins de combustible à brûler, et à terme, il n'y aura plus assez de combustible pour créer une étoile », explique le cosmologiste.

« Nous savons déjà que les étoiles de faible masse sont beaucoup plus courantes que les étoiles de grande masse dans l'univers. »

Les scientifiques ont longtemps émis l'hypothèse que l'Univers prendrait fin un jour. Ils ne peuvent toutefois pas déterminer avec certitude comment et quand cela se produira.

L'une des théories les plus acceptées actuellement est celle de la mort thermique.

Également appelée « Big Freeze », elle prédit qu'à mesure que l'Univers continue de s'étendre, l'énergie se dispersera jusqu'à ce qu'il fasse finalement trop froid pour que la vie puisse subsister. Les étoiles s'éloignent les unes des autres, elles s'épuisent et aucune nouvelle étoile ne se forme.

« La quantité d'énergie disponible dans l'Univers est limitée », explique le professeur Scott.

Beaucoup de zéros

Mais avant de lever les yeux vers le ciel avec mélancolie, sachez que la disparition des étoiles prendrait un temps astronomique.

Le professeur Scott estime que de nouvelles étoiles continueront d'apparaître pendant les 10 à 100 prochains milliards d'années, bien après la disparition probable de notre Soleil.

Quant au Grand Gel, il pourrait prendre encore plus de temps : au début de cette année, des astronomes de l'université Radboud aux Pays-Bas ont estimé que la fin définitive surviendrait dans environ un quinvigintillion d'années, soit un suivi de 78 zéros.

Vous aurez donc tout le temps d'admirer les étoiles la prochaine fois que le ciel sera dégagé.