✨Pourquoi les étoiles brillent-elles ?

Une étoile est une sphère de plasma en équilibre entre deux forces : la gravité, qui tend à la comprimer, et la pression du gaz chaud, qui tend à la dilater. Ce qui maintient cette pression sur des milliards d’années, c’est la fusion nucléaire dans le cœur.

Au centre du Soleil, la température avoisine 15 millions de kelvins et la densité atteint environ 150 fois celle de l’eau. Les noyaux d’hydrogène s’y transforment en hélium, principalement par la chaîne proton-proton ; dans les étoiles plus massives, c’est le cycle CNO, catalysé par le carbone, l’azote et l’oxygène, qui domine. Le noyau d’hélium final est environ 0,7 % plus léger que les quatre protons de départ : cette masse manquante est libérée sous forme d’énergie. Le Soleil convertit ainsi quelque 4 millions de tonnes de matière en énergie chaque seconde, pour une puissance d’environ 3,8 × 10²⁶ watts.

L’énergie migre d’abord lentement par rayonnement, les photons étant absorbés et réémis d’innombrables fois, puis par convection dans les couches externes. Selon les modèles, il faut de l’ordre de dizaines à centaines de milliers d’années pour qu’elle atteigne la surface, à 5 500 °C environ.

Cette explication est récente. Au XIXᵉ siècle, Kelvin calculait qu’un Soleil tirant son énergie de sa contraction ne pourrait briller que quelques dizaines de millions d’années, en contradiction avec l’âge de la Terre exigé par les géologues. Arthur Eddington suggéra la piste nucléaire en 1920, et Hans Bethe en détailla les réactions en 1939. Les neutrinos solaires, détectés depuis les années 1960, ont depuis confirmé directement ce qui se passe au cœur du Soleil.