Presque tout ici répond à une seule question : quelle masse avait l'étoile à sa naissance ? La masse décide de sa température, de sa durée de vie et de ce qu'elle laisse derrière elle — une braise qui refroidit, une boule de neutrons de la taille d'une ville, ou un trou dans l'espace-temps. Trente-quatre objets, du nuage froid dont naissent les étoiles à la plus grande structure de l'univers, tous modélisés en 3D interactive.
Les trous noirs ne sont pas des illustrations. Les rayons lumineux sont intégrés pas à pas dans l'espace-temps courbe : l'ombre, l'anneau de photons, le disque replié par-dessus et les anneaux d'Einstein du fond étoilé émergent de la physique, pas d'une texture. Le même intégrateur, avec la métrique ou l'horizon échangé, dessine le trou noir en rotation, la paire en fusion et le trou de ver.
Gaz froid, nuages sombres et disques qui se forment autour des jeunes étoiles. Tout ce qui suit sur cette page commence ici, y compris les atomes dont vous êtes fait.
L'objet le plus froid et le plus sombre de la galaxie — et le berceau de toutes les étoiles.
Un nuage moléculaire dont on a allumé la lumière, détruit par ses propres enfants.
Un système solaire pris en flagrant délit d'assemblage.
Des boules de plasma tenues par la gravité et soutenues par la fusion. Toute leur histoire est fixée par un seul nombre à la naissance : la masse.
Une étoile dans le long milieu stable de sa vie. Le Soleil en est une.
L'étoile la plus répandue de la galaxie, et la dernière encore allumée.
Une étoile mourante, gonflée à des centaines de fois sa taille d'origine.
Brille un million de fois plus que le Soleil, et meurt en quelques millions d'années.
Une étoile si chaude qu'elle souffle sa propre atmosphère dans l'espace.
Trop lourde pour être une planète, trop légère pour devenir une étoile.
Ce qu'il reste quand le carburant est épuisé — de la matière écrasée jusqu'à ce que la mécanique quantique soit la seule chose qui la soutienne encore.
Les couches externes d'une étoile mourante, éclairées de l'intérieur par le cœur qu'elle a laissé.
Le Soleil comprimé à la taille de la Terre, refroidissant pour l'éternité.
La fin d'une naine blanche. L'univers est bien trop jeune pour qu'il en existe une.
Un objet de la taille d'une ville, plus massif que le Soleil.
Un phare tournant jusqu'à 700 fois par seconde.
Les aimants les plus puissants de l'univers, par un facteur mille milliards.
Une étoile où même les neutrons ont été broyés en leurs composants.
L'épave d'une étoile morte, encore en expansion à des milliers de km/s.
Au-delà d'une certaine masse, aucune force connue n'arrête l'effondrement. Ce qui reste est de la géométrie pure : une surface à sens unique dans l'espace-temps.
Une étoile assez lourde pour que rien n'ait pu arrêter la chute.
La classe qui a manqué au recensement pendant cinquante ans.
Il y en a un au cœur de presque chaque galaxie, y compris la nôtre.
Tout trou noir réel est celui-ci. La rotation entraîne l'espace-temps avec elle.
Deux ombres, chacune faisant lentille sur l'autre, en spirale vers la fusion.
Un trou noir qui se nourrit et éclipse toutes les étoiles de sa galaxie réunies.
Un quasar qui se trouve pointer son jet droit sur nous.
Né dans la première seconde de l'univers, et peut-être encore là.
Des solutions de la relativité générale qu'aucune étoile n'a besoin de mourir pour produire. Deux d'entre elles n'ont jamais été observées et une ne peut probablement pas exister — c'est exactement pour cela qu'il vaut la peine de pouvoir les regarder.
Pas un trou. Une fenêtre — avec un autre univers de l'autre côté.
Les mêmes équations à l'envers : rien ne peut entrer, et il ne cesse jamais de déverser.
De la masse sans matière, de la gravité sans surface, et aucune ombre.
Reculez suffisamment et les étoiles individuelles cessent de compter. Ce qui reste, c'est leur agencement — en disques, en sphères, en amas, et finalement dans le plus grand motif qui existe.
Des bras qui survivent parce qu'ils sont un embouteillage, pas une structure.
La Voie lactée. Une barre droite d'étoiles qui alimente le centre.
Les plus grandes galaxies qui soient, où rien n'est né depuis des milliards d'années.
Pas de disque, pas de bulbe, pas de plan — et elle fabrique des étoiles plus vite que tout ce qui a sa taille.
Un million d'étoiles dans une sphère, plus vieilles que la galaxie qu'elles orbitent.
Toutes les galaxies de l'univers enfilées le long de filaments, autour d'immenses vides.
Une étoile ne choisit pas sa fin. La masse qu'elle possède au moment où elle finit de s'effondrer hors d'un nuage de gaz fixe sa température, sa longévité et laquelle de ces cinq voies elle suivra jusqu'au bout. Tout le reste — couleur, taille, luminosité, ce qu'elle laisse derrière elle — découle de ce seul nombre.
| Objet | Masse | Rayon | Température | Durée de vie |
|---|---|---|---|---|
| Nuage moléculaire | 10^3 - 10^7 M(soleil) | 15 - 600 années-lumière | 10 - 20 K | ~10 - 30 Ma |
| Nébuleuse en émission | 10^2 - 10^5 M(soleil) | 1 - 100 années-lumière | ~10 000 K | ~1 - 5 Ma |
| Disque protoplanétaire | 0,001 - 0,1 M(soleil) | 10 - 1 000 UA | 20 - 1 500 K | ~1 - 10 Ma |
| Étoile de la séquence principale | 0,08 - 150 M(soleil) | 0,1 - 15 R(soleil) | 2 400 - 50 000 K | 10 Ma - 10 Ta |
| Naine rouge | 0,08 - 0,45 M(soleil) | 0,1 - 0,6 R(soleil) | 2 300 - 3 900 K | jusqu'à 10 000 milliards d'a |
| Géante rouge | 0,3 - 8 M(soleil) | 10 - 1 000 R(soleil) | 3 000 - 5 000 K | ~1 milliard d'a dans cette phase |
| Supergéante bleue | 10 - 100 M(soleil) | 20 - 200 R(soleil) | 10 000 - 50 000 K | 3 - 30 millions d'a |
| Étoile Wolf-Rayet | 10 - 25 M(soleil) aujourd'hui | 1 - 25 R(soleil) | 30 000 - 210 000 K | quelques centaines de milliers d'a |
| Naine brune | 13 - 80 M(Jupiter) | ~1 R(Jupiter) | 250 - 2 500 K | refroidit sans fin |
| Nébuleuse planétaire | coquille de 0,1 - 1 M(soleil) | 0,1 - 3 années-lumière | Cœur 30 000 - 200 000 K | ~20 000 a |
| Naine blanche | 0,17 - 1,4 M(soleil) | ~1 R(Terre) | 4 000 - 150 000 K | refroidit pendant 10^15 a |
| Naine noire | 0,17 - 1,4 M(soleil) | ~1 R(Terre) | Froid du fond cosmologique | Pratiquement éternelle |
| Étoile à neutrons | 1,1 - 2,3 M(soleil) | ~11 km | ~600 000 K en surface | refroidit pendant des milliards d'a |
| Pulsar | ~1,4 M(soleil) | ~11 km | Faisceaux radio à gamma | ralentit sur des Ma |
| Magnétar | ~1,4 M(soleil) | ~11 km | Champ 10^14 - 10^15 gauss | actif ~10 000 a |
| Étoile à quarks | 1,5 - 2,5 M(soleil) | ~8 - 11 km | 10^6 - 10^11 K | Indéfinie |
| Rémanent de supernova | 1 - 20 M(soleil) éjectées | croît jusqu'à 100+ al | Choc 10^6 - 10^7 K | ~100 000 a |
| Trou noir stellaire | 3 - 150 M(soleil) | horizon de 9 - 450 km | Disque 10^7 K | 10^67 a pour s'évaporer |
| Trou noir en rotation | Quelconque | L'horizon rétrécit avec le spin | Disque jusqu'à 10^7 K | Le spin décroît sur des Ga |
| Trou noir binaire | 2 x (5 - 100) M(soleil) | La séparation tend vers zéro | Disque jusqu'à 10^6 K | Ma à Ga, puis quelques secondes |
| Trou noir de masse intermédiaire | 100 - 100 000 M(soleil) | 300 km - 300 000 km | Disque 10^6 K | milliards d'a |
| Trou noir supermassif | 10^5 - 10^10 M(soleil) | horizon jusqu'à 1 300 UA | Disque 10^5 - 10^6 K | 10^100 a pour s'évaporer |
| Quasar | 10^8 - 10^10 M(soleil) | disque ~ jours-lumière | Disque jusqu'à 10^5 K | ~10 - 100 Ma d'activité |
| Blazar | 10^8 - 10^10 M(soleil) | Jet jusqu'au Mpc | Dominé par les rayons gamma | Flambe en quelques heures |
| Trou noir primordial | 10^-8 - 10^5 M(soleil) | de l'atome au kilomètre | Lueur de Hawking | fixée par la masse |
| Trou de ver | Négative (exotique) | Rayon de gorge, paramètre libre | Aucune | Instable sans matière exotique |
| Trou blanc | Quelconque | Identique à un trou noir | Émission de surface, non bornée | Violemment instable |
| Étoile à bosons | Fixée par la masse de la particule | Compacte, sans surface | Aucune | Stable sous la masse critique |
| Amas globulaire | 10^4 - 10^6 M(soleil) | 30 - 300 années-lumière | Étoiles 3 000 - 8 000 K | > 12 Ga |
| Galaxie irrégulière | 10^8 - 10^10 M(soleil) | 3 000 - 30 000 al | Étoiles 3 000 - 40 000 K | > 10 Ga |
| Galaxie spirale | 10^10 - 10^12 M(soleil) | 15 000 - 150 000 al | Étoiles 3 000 - 40 000 K | > 10 Ga |
| Galaxie spirale barrée | 10^10 - 10^12 M(soleil) | 15 000 - 150 000 al | Étoiles 3 000 - 40 000 K | > 10 Ga |
| Galaxie elliptique | 10^8 - 10^13 M(soleil) | 3 000 - 700 000 al | Étoiles 3 000 - 6 000 K | > 10 Ga |
| Toile cosmique | ~10^53 kg observable | Filaments 10^8 al | Vides proches de 0 K | L'âge de l'univers |
Les étoiles sont classées par température selon la séquence spectrale O, B, A, F, G, K et M, et par taille en naines, géantes et supergéantes. En pratique, les familles utiles sont les naines rouges, les étoiles de la séquence principale comme le Soleil, les géantes rouges, les supergéantes bleues et les naines brunes sous-stellaires qui ne s'allument jamais vraiment.
Quatre classes sont reconnues selon la masse : les trous noirs stellaires de 3 à 150 masses solaires, issus de l'effondrement d'une étoile ; les trous noirs de masse intermédiaire, de 100 à 100 000 masses solaires ; les trous noirs supermassifs, de 100 000 à des dizaines de milliards de masses solaires, au centre des galaxies ; et les trous noirs primordiaux hypothétiques, formés dans la première seconde après le Big Bang.
Les deux sont des cœurs stellaires effondrés, mais une étoile à neutrons possède encore une surface — la pression de dégénérescence des neutrons et l'interaction forte la soutiennent à environ 22 km de diamètre. Au-delà d'environ 2,3 masses solaires, plus rien ne résiste à la gravité : l'effondrement se poursuit au-delà de l'horizon des événements et un trou noir se forme.
Cela dépend de sa masse. Les étoiles jusqu'à environ 8 masses solaires gonflent en géantes rouges, expulsent leurs couches externes et laissent une naine blanche. Les plus massives explosent en supernova et laissent une étoile à neutrons, ou un trou noir si le cœur qui s'effondre dépasse environ 2,3 masses solaires.
Ils sont construits à partir de la physique, pas d'un dessin. Les scènes de trous noirs intègrent les trajectoires lumineuses dans l'espace-temps de Schwarzschild : l'ombre, l'anneau de photons, le disque d'accrétion déformé par la lentille, l'effet Doppler et les anneaux d'Einstein sont calculés, pas dessinés. Les étoiles utilisent une couleur pilotée par la température, l'assombrissement centre-bord et la granulation convective. Les tailles sont cadrées pour la lisibilité, pas à l'échelle.
