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Géante rouge

En astronomie, une géante rouge est une étoile géante de classe spectrale K ou M ayant évolué en dehors de la séquence principale.

Ce sont des étoiles d'une masse au moins égale à celle du soleil qui, après avoir épuisé l'hydrogène de leur noyau, commencent à consommer l'hydrogène en couche autour du noyau riche en hélium. Ce processus dégage d'énormes quantités d'énergie. Quand il se passe en surface où la gravité est bien moindre que dans le noyau, la pression générée par les énormes quantités de chaleur dégagées n'est plus contrecarrée par la masse de l'étoile. Celle-ci peut alors substantiellement augmenter de volume. L'étoile est alors beaucoup plus lumineuse à cause de l'augmentation de sa surface et, contre-intuitivement, sa température en surface diminue. En résultat, l'étoile devient plus grande, plus « froide » et donc de couleur plus rouge; d'où le nom géante rouge.

Si l'étoile à une masse inférieure à 2,5 masses solaires, l'apport d'hélium dans le noyau provenant de la fusion de l'hydrogène en couche peut provoquer ce qu'on appelle un flash de l'hélium : un sursaut rapide de la combustion de l'hélium dans le noyau quand les conditions de pression et de température sont suffisantes. La luminosité de l'étoile augmente rapidement. L'étoile commence alors une brève période de combustion d'hélium. Puis, elle commence une nouvelle montée de la branche des géantes. Les étoiles plus massives que 2,5 masses solaires entrent dans la phase de fusion de l'hélium de manière plus calme.

La phase durant laquelle une étoile pauvre en métal consomme de l'hélium s'appelle la branche horizontale car dans le diagramme de Hertzsprung-Russell ces étoiles se trouvent placées sur une ligne quasi-horizontale. Les étoiles riches en métaux ne se situent pas sur la branche horizontale, mais plutôt dans un même endroit (le « clump » rouge) du diagramme de Hertzsprung-Russell.

Durant son évolution, une étoile peut se trouver plusieurs fois dans la « phase géante » si elle est suffisamment massive pour pouvoir provoquer la fusion d'éléments plus lourds que l'hélium. Dans ce cas, sur le diagramme de Hertzsprung-Russell, l'étoile se trouve sur ce qu'on appelle la branche asymptotique des géantes