Comment détermine t-on l'âge des étoiles ?

Dater la Terre, c'est faisable grâce à la radioactivité.
La proportion des produits de désintégration d'un nuclide radioactif permet de dater le temps écoulé depuis la solidification du matériau dans lequel il est présent.

Age du soleil


Dans les années 1950, la méthode a révélé que les météorites ont un âge commun de 4,55 milliards d'années. Elles fournissent une bonne datation du système solaire car elles se sont refroidies et solidifiées très rapidement après leur formation. 4,55 milliards d'années : cela semble être l'âge du système solaire, et donc du soleil

Dater par l'observation de la radioactivité

Mais les autres étoiles, comment estimer leur âge ? Impossible d'en prélever un échantillon !
De loin, c'est quand même possible. La datation radioactive des étoiles peut se faire à travers la mesure des raies spectrales de certains éléments.
La méthode est évidemment moins directe qu'avec un échantillon de matière : il faut déduire les abondances des nuclides, non pas à partir de la matière mais à partir des intensités des raies observées dans le spectre.
Et si la précision sur l'âge d'un échantillon au laboratoire est de 1/1000, celle de l'âge des étoiles est plutôt de 1/10. C'est dire si la méthode est peu précise…

L'aide des modèles


Autre solution (et c'est la plus fréquemment utilisée) pour dater les étoiles : faire appel aux modèles d'évolution stellaire.
Car on connaît la source d'énergie des étoiles : la fusion thermonucléaire de l'hydrogène en hélium.
Cette physique connue permet de modéliser des étoiles et de calculer leur âge en fonction de leur masse.
Leur durée de vie (temps d'épuisement de leur réserve d'hydrogène) est en rapport avec leur masse initiale.
Une étoile de masse voisine à celle du Soleil brille 10 milliards d'années.
Tandis qu'un astre 20 fois plus gros ne "vit" que 10 millions d'années.
Dix fois plus petit, il fonctionne des milliers de milliards d'années

Heureusement qu'il y a des amas

Or les étoiles naissent souvent en amas de plusieurs centaines à plusieurs millions d'individus qui se forment en un temps très bref.
Certains de ces amas ne se dispersent pas avec le temps.
Et on peut estimer leur âge.
En effet les étoiles d'un amas ayant le même âge, elles s'éteignent par ordre de longévité croissante et donc de masse décroissante.

La luminosité et la couleur d'une étoile étant très fortement liée à sa masse (les étoiles massives étant les plus lumineuses et les plus bleues), on peut repérer la couleur limite où se produit "l'extinction des feux" et en déduire la masse des étoiles qui arrivent en fin de vie. Cette "extinction des feux" est facile à repérer puisque les étoiles, avant de s'éteindre, connaissent une brève phase de gigantisme et de grande luminosité.

Les astronomes ont donc accès à la masse des étoiles en train de s'éteindre (dans un amas) et des modèles liant la longévité à la masse.
Ils peuvent donc connaître la longévité de ces étoiles finissantes : c'est aussi l'âge des autres étoiles de l'amas.

Les âges observés vont de quelques millions à plus de 10 milliards d'années. A ce jour, les plus vieilles étoiles observées ont de 12 à 14 milliards d'années.
C'est beaucoup plus faible (près d'un millier de fois plus faible), que la longévité des étoiles les moins massives. Notre Soleil, quant à lui, devrait s'éteindre dans moins de 8 milliards d'années.