Les types spectraux des étoiles
Les types spectraux des étoiles sont les catégories dans lesquelles les astronomes rangent les étoiles d’après leur spectre, c’est-à-dire la décomposition de leur lumière. La classification usuelle compte sept types principaux, notés O, B, A, F, G, K et M, qui vont des étoiles les plus chaudes, bleues, aux plus froides, rouges. Notre Soleil est une étoile de type G.
Qu’est-ce qu’un spectre stellaire ?
Lorsque la lumière d’une étoile traverse un prisme ou un réseau, dans un instrument appelé spectrographe, elle s’étale en un arc-en-ciel strié de raies sombres. Ces raies d’absorption trahissent les éléments chimiques présents dans l’atmosphère de l’étoile et l’état dans lequel ils se trouvent. Leur aspect dépend avant tout de la température de la surface : à très haute température, les atomes sont ionisés ; à basse température, des molécules peuvent se former. Le type spectral est donc, en pratique, une échelle de température.
Une classification née à Harvard
À la fin du XIXe siècle, l’observatoire de l’université Harvard entreprend de photographier et de classer les spectres de centaines de milliers d’étoiles. Les premières catégories, notées par des lettres dans l’ordre alphabétique, reposaient simplement sur l’intensité des raies de l’hydrogène, sans que l’on comprenne leur signification. L’astronome Annie Jump Cannon simplifie ce système, supprime des classes superflues et les réordonne selon la séquence O, B, A, F, G, K, M, utilisée pour le grand catalogue Henry Draper publié entre 1918 et 1924. C’est ensuite Cecilia Payne, dans sa thèse de 1925, qui démontre que cette séquence traduit d’abord des différences de température, et non de composition chimique.
Les sept types principaux
- O : étoiles bleues, les plus chaudes (plus de 30 000 kelvins) ; très massives et rares.
- B : étoiles bleu-blanc, comme Rigel dans la constellation d’Orion.
- A : étoiles blanches aux fortes raies de l’hydrogène, comme Sirius ou Véga.
- F : étoiles blanc-jaune, comme Procyon.
- G : étoiles jaunes, autour de 5 000 à 6 000 kelvins, comme le Soleil.
- K : étoiles orangées, comme Arcturus.
- M : étoiles rouges, les plus froides (moins de 4 000 kelvins environ), comme Bételgeuse ; ce sont aussi les plus nombreuses de la Galaxie.
Chaque type est subdivisé par un chiffre de 0 à 9, du plus chaud au plus froid : le Soleil est ainsi de type G2. Les anglophones retiennent l’ordre des lettres grâce à une phrase mnémotechnique, « Oh Be A Fine Girl, Kiss Me ». À partir de la fin des années 1990, les types L, T puis Y ont été ajoutés pour classer des objets encore plus froids, en particulier les naines brunes.
Les classes de luminosité
Deux étoiles de même température peuvent être très différentes : une géante et une naine de même couleur n’ont pas la même taille ni le même éclat. Dans les années 1940, les astronomes William Morgan et Philip Keenan ajoutent donc une classe de luminosité, notée en chiffres romains : I pour les supergéantes, III pour les géantes, V pour les étoiles de la séquence principale, dites naines. Le Soleil est ainsi classé G2V.
Du spectre au diagramme de Hertzsprung-Russell
Au début du XXe siècle, le Danois Ejnar Hertzsprung et l’Américain Henry Norris Russell ont, chacun de leur côté, placé les étoiles sur un graphique croisant leur luminosité et leur type spectral. Comme on ne mesurait pas encore bien les températures, c’est le type spectral qui figurait sur l’axe horizontal. Ce diagramme de Hertzsprung-Russell révèle que la plupart des étoiles se rangent sur une bande, la séquence principale, et il est devenu l’outil de base pour comprendre la vie et l’évolution des étoiles.
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