Qu'est-ce qu'un nain rouge?

Les naines rouges sont de petites étoiles relativement fraîches qui constituent le type d'étoile le plus nombreux de notre galaxie, si ce n'est l'univers. Cela est difficile à vérifier car les naines rouges ne sont pas très lumineuses (0,01% à 10% de la luminosité du Soleil), ce qui rend difficile leur observation à une distance astronomique. Proxima Centuari, l'étoile la plus proche du système solaire, est une naine rouge.

Les naines rouges ont une masse comprise entre 7,5% et 50% de celle du Soleil. Les étoiles plus massives sont appelées naines jaunes, les moins massives sont appelées naines brunes. Tous les nains font partie de la classe d'étoiles la plus commune, appelée "séquence principale". En dehors de la séquence principale, il y a des nains blancs, qui ont épuisé leur combustible nucléaire, et des étoiles géantes, qui grossissent pour former des nébuleuses stellaires ou explosent en supernovas.

Une naine rouge utilise la même réaction de fusion nucléaire que le Soleil pour générer de l'énergie: la fusion de l'hydrogène en hélium par l'interaction chaîne à proton. Mais comme les naines rouges sont moins massives, leur noyau est moins compact et les réactions se déroulent à un rythme plus lent que dans les grandes étoiles. Ainsi, la température de surface d'une naine rouge est inférieure à 3 500 K, ce qui est nettement supérieur à la température de surface du Soleil, qui est d'environ 5 778 K.

Les naines rouges sont suffisamment petites pour être entièrement convectives, ce qui signifie que le matériau dans le noyau et la surface sont constamment recirculés. De ce fait, les naines rouges sont capables de brûler une plus grande proportion de leur combustible nucléaire que des étoiles plus massives. En combinaison avec le faible taux de réactions nucléaires résultant de leur faible compression, cela donne aux naines rouges une durée de vie considérable: de dizaines de milliards à des milliards d'années, selon leur masse.

Une chose mystérieuse à propos des naines rouges est qu’elles n’ont pas ce qu’on appelle «métaux» dans le jargon de l’astronomie, c’est-à-dire des éléments autres que l’hydrogène ou l’hélium. Comme la plupart des étoiles de l'univers naissent de la supernova detritus, qui contient de nombreux métaux, on pourrait s'attendre à ce que toutes les étoiles, à l'exception des toutes premières étoiles de l'univers, contiennent des éléments plus lourds. Pourtant, ils ne sont nulle part dans les naines rouges.