Le soleil est peut-être l’objet le plus massif du système solaire – il contient 99,8 % de la masse de tout le système – mais à l’échelle stellaire, il est vraiment très moyen. Environ la moitié de toutes les étoiles connues sont plus massives ; environ la moitié sont moins massives. Au sommet de l’échelle, l’étoile connue la plus massive dans le ciel est R136a1, une étoile plus de 300 fois plus massive que notre soleil. Et elle n’est pas la seule à narguer l’étoile dominante de la Terre.
Née lourde
RMC 136a1, généralement abrégée en R136a1, se trouve à environ 163 000 années-lumière de la Terre, dans la nébuleuse de la Tarentule. Cette étoile massive se trouve en dehors de notre galaxie ; elle fait partie du Grand Nuage de Magellan, l’une des galaxies satellites de la Voie lactée.
Des astronomes travaillant à l’Observatoire Radcliffe en Afrique du Sud ont identifié pour la première fois un amas d’étoiles en 1960, le nommant RMC 136. Lorsque le télescope spatial Hubble a examiné le système, il a découvert que l’amas était composé de plus de 200 étoiles extrêmement brillantes ; la plus massive a été nommée RMC 136a1.
R136a1 a une masse estimée à 315 masses solaires, où une masse solaire est égale à la masse du soleil. (Sa masse, lorsqu’elle a été découverte, a été estimée à 265 masses solaires, mais de nouvelles observations en 2016 avec le télescope spatial Hubble de la NASA ont affiné les mesures initiales). Bien que cela en fasse l’étoile la plus massive connue, elle était autrefois encore plus grande.
« Contrairement aux humains, ces étoiles naissent lourdes et perdent du poids en vieillissant », a déclaré Paul Crowther, chercheur à l’Université de Sheffield en Angleterre, à Space.com en 2010. « Étant âgée d’un peu plus d’un million d’années, l’étoile la plus extrême R136a1 est déjà « d’âge moyen » et a subi un programme intense de perte de poids. »
Bien que R136a1 soit l’étoile connue la plus massive, elle n’est pas la plus grande, puisqu’elle ne s’étend que sur environ 30 fois le rayon de notre soleil. La plus grande étoile connue est UY Scuti, une hypergéante dont le rayon est environ 1 700 fois plus grand que celui du soleil. Sa masse, cependant, n’est que 30 fois celle de notre étoile la plus proche.
Si R136a1 échangeait sa place avec le soleil, elle éclipserait notre étoile la plus proche autant que le soleil éclipse actuellement la lune. Son puissant rayonnement aurait de graves conséquences pour la Terre.
« Sa masse élevée réduirait la durée de l’année terrestre à trois semaines, et elle baignerait la Terre dans un rayonnement ultraviolet incroyablement intense, rendant la vie sur notre planète impossible », a déclaré Raphael Hirschi, membre de l’équipe de recherche de l’Université Keele en Angleterre.
Façonner la galaxie
R136a1 est une étoile Wolf-Rayet, une classe rare d’étoiles massives avec des signes proéminents d’hélium et de carbone ou d’azote ionisés. Alors que les étoiles comme le soleil sont composées principalement d’hydrogène et d’hélium, les étoiles Wolf-Rayet portent de grandes quantités d’autres éléments lourds.
Ces étoiles brillent fortement, avec des températures de surface allant de 53 000 à 340 000 degrés Fahrenheit (30 000 à 200 000 degrés Celsius). En revanche, la surface du soleil atteint seulement 10 000 degrés Fahrenheit (5 500 degrés Celsius).
Les étoiles massives comme R136a1 peuvent avoir des effets profonds sur leur environnement. On pense que leurs pressions de rayonnement élevées entraînent de puissants vents stellaires. Ces vents peuvent distribuer environ 10 masses solaires de matière par million d’années à des vitesses allant jusqu’à 3 000 kilomètres par seconde.
Les étoiles à rayons-loups ont une vie bien plus courte que celle du soleil, qui dure environ 10 milliards d’années, soit seulement 5 millions d’années. Les scientifiques connaissent un peu plus de 200 étoiles Wolf-Rayet dans la galaxie, mais on estime que la Voie lactée en contient jusqu’à 2 000, la plupart cachées par la poussière. On pense qu’environ la moitié des étoiles Wolf-Rayet ont des compagnons, soit une autre étoile massive, un trou noir ou une étoile à neutrons.
Les étoiles massives explosent sous forme de supernovae qui peuvent ensemencer leurs galaxies en éléments lourds. Si l’univers a commencé par être rempli d’hydrogène et d’hélium, les étoiles sont les usines qui transforment ces éléments légers en presque tous les autres éléments. Lorsque les étoiles massives meurent de façon explosive, elles expulsent cette matière, qui est recueillie par d’autres étoiles et formée en planètes.
Les étoiles massives sont également responsables des étoiles à neutrons. Après l’explosion d’une étoile Wolf-Rayet, elle peut laisser derrière elle un noyau dense d’étoile à neutrons. Les collisions entre les étoiles à neutrons seraient l’une des sources d’ondes gravitationnelles.
Autres étoiles massives
R136a1 est l’étoile connue la plus massive de l’univers, mais elle est loin d’être unique. Une étude de 2018 de la nébuleuse de la Tarentule, également appelée 30 Doradus ou 30 Dor, a révélé que R136a1 n’est pas seule ; la nébuleuse abrite plusieurs autres étoiles ayant les plus grandes masses encore détectées. Alors qu’ils recherchaient des étoiles d’une taille supérieure à 30 masses solaires, les chercheurs ont trouvé une multitude d’étoiles bien plus grandes.
« Lorsque nous avons réalisé que 30 Dor abritait des étoiles bien plus massives que ce que l’on pensait, nous avons été déconcertés et avons pensé que nous avions fait quelque chose de mal », a déclaré Fabien Schneider, astronome à l’Université d’Oxford en Angleterre, à Space.com. « Je dirais que c’était dans une certaine mesure une découverte fortuite alors que nous visions d’autres questions. »
Schneider et ses collègues ont utilisé le Very Large Telescope de l’Observatoire européen austral au Chili pour analyser les masses et les âges d’environ 800 étoiles massives dans la nébuleuse Tarantula. Ils ont trouvé environ 30 % de plus d’étoiles ayant une masse supérieure à 30 fois celle du soleil que ce à quoi ils s’attendaient, et environ 70 % de plus que prévu au-dessus de 60 masses solaires.
« Dans le passé, il a été suggéré que les étoiles supérieures à 150 masses solaires ne peuvent pas se former », a déclaré Schneider. Mais à la lumière de la nouvelle étude, « il semble probable que des étoiles jusqu’à 200 à 300 masses solaires puissent effectivement se former. »
Certaines des autres étoiles les plus massives comprennent :
- R136c : 230 masses solaires
- BAT99-98 : 226 masses solaires
- R136a2 : 195 masses solaires
- Melnick 42 : 189 masses solaires
- R136a3 : 180 masses solaires
- Melnick 34 : 179 masses solaires
Toutes ces étoiles se trouvent dans la nébuleuse de la Tarentule dans le Grand Nuage de Magellan.
R136a1 continue de détenir le record depuis sa découverte, et pourrait rester en tête pendant un certain temps.
« En raison de la rareté de ces monstres, je pense qu’il est peu probable que ce nouveau record soit battu de sitôt », a déclaré Crowther.
L’étoile la plus massive de la Voie lactée
La plupart des étoiles les plus massives connues à ce jour se trouvent dans le Grand Nuage de Magellan, une galaxie satellite de la Voie lactée. Cependant, la Voie lactée a ses propres prétendants. L’étoile HD 15558-A pèse 152 masses solaires. Il s’agit d’une étoile géante de type O avec une étoile compagnon de type O plus petite. Sa grande masse par rapport à ses autres paramètres stellaires ont conduit certains chercheurs à spéculer qu’il pourrait en fait s’agir d’une étoile double, faisant de l’ensemble de la collection un système stellaire triple.
L’énorme étoile tourne autour de la galaxie dans son bras de Persée dans l’amas ouvert IC 1805, qui se trouve dans la constellation de Cassiopée.
Si c’est le cas, le prochain plus grand prétendant à la Voie lactée est NGC 3603-B, également connu sous le nom de HD 97950B. Comme R136a1, NGC 3603-B est une étoile Wolf-Rayet. Elle fait partie de la région de formation d’étoiles NGC 3603, qui orbite dans le bras spiral de Carina de la Voie lactée.
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