Combien de générations d'étoiles peuvent se former à l'ère stellifère?
Comme dans le cas général, les étoiles sont formées de nébuleuses qui, dans certains cas, sont elles-mêmes le résultat d'une supernova.
Les étoiles ont également besoin d'hydrogène pour devenir une étoile (pour faire la fusion nucléaire), mais les étoiles consomment de l'hydrogène au cours de leur cycle de vie. Ainsi, de moins en moins d'hydrogène est laissé pour la génération future et de plus en plus d'éléments lourds prennent cette place .
Combien de générations d'étoiles peuvent être formées jusqu'à ce qu'il ne reste plus assez d'hydrogène pour créer de nouvelles étoiles?
Réponses
On peut faire une borne supérieure théorique en considérant l'étoile la plus courte possible$\tau_{short}$, et une grande quantité d'hydrogène initial $M_H$. Ensuite, on pourrait calculer la fraction d'hydrogène recyclée$r$ après la fin de l'étoile (avec une supernova), et obtenez un nombre total de générations comme $ \log (M_{star}/M_H)/\log(r)$. Si l'on utilise la masse solaire$r\approx 0.5$ et une masse de gaz de galaxie $M_H=10^{10}M_\odot$on pourrait avoir 33 générations. On pourrait bien sûr essayer de peaufiner cela en utilisant des étoiles plus lourdes qui recyclent mieux mais qui ne sont pas affectées par la métallicité croissante du milieu , mais ce serait plutôt un effort inutile: ce n'est pas un modèle réaliste.
Le chevauchement entre les générations ne cesse de croître: les étoiles sont aujourd'hui fabriquées à partir de mélanges de gaz recyclés de toutes les générations précédentes. Ils durent également des durées très différentes en fonction de la masse, de sorte que le réservoir de gaz ne se remplit pas facilement pour la génération suivante à créer, mais est plutôt rechargé pendant la formation d'étoiles. Donc, parler de générations devient de moins en moins utile, et à la place, il est logique de parler principalement du moment où une étoile s'est formée ou de la quantité de métaux qu'elle avait au départ en raison d'un réservoir de gaz hautement évolué.
On peut simuler la formation et le recyclage d'étoiles en utilisant des modèles de chacun, mais cela devient rapidement plutôt complexe et pire, en fonction des hypothèses sur la quantité de gaz intra-cluster qui tombera à l'avenir, ce qui est faiblement contraint. Les tendances actuelles dans la formation des étoiles suggèrent que nous sommes proches du nombre maximal d'étoiles et que la formation maximale d'étoiles était dans le passé, donc relativement peu d'étoiles se formeront à l'avenir jusqu'à ce que les niveaux de gaz descendent en dessous d'une densité de surface critique et s'arrêtent (voir la section D dans cet article ). Mais si le gaz intra-cluster refroidit et pleut lentement, cela peut prolonger un peu les choses. Pourtant, à peu près$10^{14}$ années, la formation normale d'étoiles aura cessé.