La temperature de surface d’une etoile — aussi appelee temperature effective — est la temperature de la couche externe rayonnante, la photosphere. Elle determine directement la couleur de l’etoile et son type spectral. Les etoiles froides sont rouges, les etoiles chaudes sont bleues, et les etoiles de temperature intermediaire comme le Soleil sont jaunes ou blanches. Elle varie de moins de 3000 K pour les naines rouges les plus froides a plus de 50 000 K pour les etoiles bleues les plus chaudes.
La relation couleur-temperature
La couleur d’une etoile est une consequence directe de sa temperature de surface, selon la loi de Wien : plus une etoile est chaude, plus le maximum de son rayonnement est emis a de courtes longueurs d’onde. Une etoile a 3000 K emet principalement dans l’infrarouge et le rouge. Une etoile a 10 000 K emet principalement dans le bleu et l’ultraviolet. A 5778 K, le Soleil emet principalement dans le vert-jaune du spectre visible.
La classification spectrale
Les etoiles sont classees selon leur type spectral, designe par les lettres O, B, A, F, G, K, M dans l’ordre decroissant de temperature. Cette sequence, memorisee par les astronomes via la phrase mnemotechnique Oh Be A Fine Girl Kiss Me, va des etoiles O (plus de 30 000 K) aux etoiles M (moins de 3500 K). Le Soleil est de type G2, avec une temperature de 5778 K.
Importance en astronomie
La temperature de surface est l’une des deux caracteristiques fondamentales qui definissent la position d’une etoile dans le diagramme de Hertzsprung-Russell. Avec la luminosite, elle permet de determiner la taille de l’etoile, son stade evolutif et son age. Elle est mesurée avec precision par spectroscopie et photometrie multi-bandes.
Exemple concret
L’etoile Betelgeuse, supergegante rouge dans Orion, a une temperature de surface d’environ 3500 K — bien plus froide que le Soleil. Pourtant, elle est des centaines de milliers de fois plus lumineuse, car son rayon est environ 700 fois celui du Soleil. C’est une illustration parfaite de l’independance relative entre temperature et luminosite pour les etoiles geantes.
Questions frequentes
La temperature de surface est-elle la temperature de l’etoile ?
Non. L’interieur d’une etoile est bien plus chaud : le coeur du Soleil atteint 15 millions de degres. La temperature de surface — quelques milliers de degres — est celle de la photosphere, la couche externe d’ou la lumiere peut s’echapper. La temperature augmente progressivement vers le centre.
Comment mesure-t-on la temperature d’une etoile ?
Principalement par l’analyse de son spectre lumineux. La position du maximum d’emission (loi de Wien) et les raies d’absorption caracteristiques permettent de determiner la temperature avec precision. La photometrie dans plusieurs filtres de couleur donne une estimation moins precise mais plus rapide.
Les etoiles les plus chaudes sont-elles les plus lumineuses ?
Generalement oui pour les etoiles de la sequence principale, ou temperature et luminosite sont correlees par la masse. Mais ce n’est pas toujours vrai : une naine blanche peut etre tres chaude (50 000 K) tout en etant peu lumineuse car elle est tres petite. Une geante rouge peut etre tres lumineuse tout en etant froide car elle est enormement grande.