La luminosite d’une etoile est la puissance totale qu’elle rayonne sous forme de lumiere et de rayonnement en toutes directions, exprimee en watts ou en multiple de la luminosite solaire. C’est une propriete fondamentale et intrinseque de l’etoile — elle ne depend pas de la distance a laquelle on l’observe, contrairement a la magnitude apparente qui diminue avec la distance.
De quoi depend la luminosite
La luminosite d’une etoile depend principalement de deux facteurs : sa temperature de surface et son rayon. La loi de Stefan-Boltzmann stipule que la luminosite est proportionnelle au carre du rayon et a la puissance quatrieme de la temperature. Une etoile deux fois plus chaude que le Soleil, a rayon egal, sera 16 fois plus lumineuse. Une etoile de meme temperature mais deux fois plus grande sera 4 fois plus lumineuse.
La relation masse-luminosite
Pour les etoiles de la sequence principale, il existe une relation etroite entre masse et luminosite : les etoiles plus massives sont bien plus lumineuses. Cette relation n’est pas lineaire — doubler la masse d’une etoile multiplie sa luminosite par environ 8 a 10. C’est pourquoi les etoiles massives, malgre leur abondance de carburant, se consument bien plus vite que les etoiles peu massives.
Importance en astronomie
La luminosite est utilisee pour calculer les distances, dater les amas stellaires et comprendre l’evolution stellaire. Des objets de luminosite connue — les chandelles standard — permettent de mesurer les distances cosmiques en comparant leur luminosite intrinseque a leur luminosite apparente. Les Cepheides et les supernovas de type Ia sont les chandelles standard les plus utilisees.
Exemple concret
La supergegante bleue Rigel, dans la constellation d’Orion, a une luminosite d’environ 120 000 fois celle du Soleil. Malgre sa distance de 860 annees-lumiere, elle est la septieme etoile la plus brillante du ciel. Si elle etait a la meme distance que Sirius (8,6 annees-lumiere), elle brillerait autant qu’un croissant de Lune.
Questions frequentes
La luminosite et la magnitude sont-elles la meme chose ?
Non. La luminosite est une mesure physique absolue de la puissance rayonnee, en watts. La magnitude est une echelle logarithmique de la brillance, qui peut etre apparente (observee) ou absolue (normalisee a 10 parsecs). La magnitude absolue est directement liee a la luminosite.
Le Soleil est-il une etoile lumineuse ?
Par rapport a la moyenne des etoiles de la galaxie, le Soleil est plutot dans la moitie superieure. La majorite des etoiles sont des naines rouges bien moins lumineuses. Mais il existe des etoiles superieures a lui en luminosite de plusieurs ordres de grandeur.
La luminosite d’une etoile varie-t-elle au cours de sa vie ?
Oui. Le Soleil est environ 30% plus lumineux aujourd’hui qu’a sa naissance il y a 4,6 milliards d’annees, et continuera de gagner en luminosite. Les etoiles variables pulsantes, comme les Cepheides, ont des luminosites qui varient periodiquement sur des jours ou des semaines.