2. L'étude des étoiles
Dès la fin de ses études, Eddington s'engage dans la recherche astrophysique ; ses premiers travaux le montrent attiré par les horizons lointains ; ses recherches portent en effet sur la structure des systèmes stellaires, la distribution statistique des étoiles suivant leurs types spectraux, leurs mouvements propres et leurs vitesses radiales. Dès ce moment, il rencontre l'opposition de James Jeans qui fut, sa vie durant, son plus obstiné contradicteur. Les résultats de ces premières recherches sont rassemblés dans Stellar Movements and the Structure of the Universe (1914), ouvrage dans lequel, en particulier, Eddington prend parti pour l'hypothèse des « univers-îles », suivant laquelle les nébuleuses sont des galaxies, et qui ne devait s'avérer que dix ans plus tard.
C'est en 1916 qu'Eddington entreprend les recherches théoriques sur la constitution interne des étoiles dont l'éclatant succès devait lui apporter la célébrité. Il s'engage résolument sur une voie nouvelle, en appliquant à la totalité de l'étoile l'hypothèse de l'équilibre radiatif, déjà utilisée par Karl Schwarzschild dans la théorie des atmosphères stellaires ; la structure de l'étoile dépend alors du concours de trois forces : la gravité, la pression gazeuse et la pression de radiation. La théorie est d'abord limitée aux étoiles géantes ; après avoir établi en 1924 sa désormais fameuse relation masse-luminosité, Eddington étend sa théorie aux naines, en tenant compte du fait que l'ionisation de la matière stellaire peut la maintenir dans un état voisin de celui des gaz parfaits jusqu'à des densités élevées.
L'observation ne tarde pas à décider de la validité de cette théorie, suffisamment précise pour entraîner des conséquences inattendues et surprenantes ; outre qu'elle assigne une borne supérieure assez peu élevée à la masse des étoiles (quelques dizaines de masses solaires), elle implique, pour certaines étoiles, de très grands diamètres, accessibles aux méthodes interférométriqu […]
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