Vue d'artiste de deux naines blanches en fusion.
(Image: © Université de Warwick / Mark Garlick)
Un géant nain blanc une nouvelle étude révèle que l'étoile pourrait être la progéniture d'une collision entre deux autres naines blanches.
La nouvelle découverte suggère que d'autres naines blanches ultra-massives avec des origines similaires pourraient exister; cela peut aider à faire la lumière sur la façon dont un nain blanc doit être massif pour exploser dans un supernova, ont déclaré les scientifiques à l'origine de la nouvelle recherche.
Les naines blanches sont les noyaux sombres et pâles de la taille de la Terre d'étoiles mortes qui sont laissés derrière après que les étoiles de taille moyenne ont épuisé leur carburant et perdu leurs couches externes. Notre soleil deviendra un jour une naine blanche, tout comme plus de 90% des étoiles de notre galaxie.
Les scientifiques ont étudié une naine blanche connue sous le nom de WDJ0551 + 4135, située à environ 150 années-lumière de la Terre. Résultats récents de l'Agence spatiale européenne Télescope Gaia a suggéré que cet objet pourrait être une naine blanche exceptionnellement massive. Pour en savoir plus sur cette étoile morte inhabituelle, les scientifiques l'ont analysée à l'aide des données du télescope William Herschel des îles Canaries.
En examinant le spectre des couleurs de la lumière émise par la naine blanche, les astronomes ont pu identifier les produits chimiques à l'intérieur de l'étoile. De manière inattendue, les chercheurs ont trouvé un niveau élevé de carbone dans l'atmosphère de l'objet, que les scientifiques n'avaient jamais vu auparavant chez les naines blanches.
"Une naine blanche a une structure interne un peu comme un oignon, en ce sens qu'elle est en couches", a déclaré à Space.com l'auteur principal de l'étude, Mark Hollands, astrophysicien à l'Université de Warwick en Angleterre. "Au cœur de la naine blanche, la majeure partie de sa masse est constituée de carbone et d'oxygène, puis vous avez généralement une couche d'hélium par-dessus, puis une couche d'hydrogène. Donc, lorsque vous pointez un télescope sur un blanc nain, vous voyez juste les couches extérieures. "
Cette structure signifie que les scientifiques qui étudient nains blancs ne voient généralement que de l'hydrogène ou de l'hélium, ou peut-être un mélange d'hélium et de carbone. Mais ce n'est pas ce que Hollands et ses collègues ont vu chez ce nain blanc.
"Vous ne vous attendez jamais à voir l'hydrogène et le carbone se mélanger dans une naine blanche - il devrait y avoir une couche d'hélium les séparant", a déclaré Hollands. "C'était vraiment étrange et très surprenant et a soulevé la grande question de savoir comment cela aurait pu se produire."
Hollands et ses collègues ont déclaré qu'ils avaient une solution à ce casse-tête: l'étrange structure est née lorsque deux autres nains blancs se sont écrasés et leurs entrailles se sont mélangées, ont écrit les scientifiques. Mais la nouvelle naine blanche massive n'était pas assez grande pour déclencher une supernova, laissant l'étoile étrangement grande intacte.
Pour les chercheurs, un indice clé de ce mystère était la masse de ce nain blanc. La plupart des naines blanches ont environ 0,6 fois la masse du soleil, mais WDJ0551 + 4135 est près du double de la masse moyenne des naines blanches, à 1,14 masse solaire, toutes compactées dans un espace à seulement deux tiers du diamètre de la Terre.
Un autre indice est l'âge apparent de ce nain blanc. Les naines blanches plus âgées sont généralement plus fraîches et orbitent au centre de la voie Lactée plus rapide que leurs homologues plus jeunes, car ils ont perdu plus de chaleur au fil du temps et ont connu plus d'interactions gravitationnelles avec d'autres étoiles qui les accélèrent. Cependant, WDJ0551 + 4135 se déplace plus rapidement que 99% des autres naines blanches voisines qui ont à peu près la même température, ce qui suggère que l'une de ces deux mesures d'âge a été biaisée.
Les chercheurs savaient que WDJ0551 + 4135 avait une composition étrange, une masse deux fois celle de la naine blanche moyenne et un âge qui semblait relativement jeune si l'on regardait la chaleur de l'étoile mais relativement vieux si l'on regardait ses mouvements. Les astronomes ont réalisé qu'un événement pouvait expliquer tous ces mystères: WDJ0551 + 4135 s'est formé lorsque deux naines blanches sont entrées en collision, chauffant la naine blanche résultante et redémarrant son processus de refroidissement.
"Bien qu'il existe de nombreuses preuves que de telles fusions se produisent, y compris des exemples dans des galaxies éloignées, il est assez difficile de choisir une naine blanche et de dire que celle-ci est issue d'une fusion", a déclaré Hollands. "Ce n'est que l'un des rares cas où cela a été possible et le seul identifié par sa composition."
Les scientifiques ont déclaré que la fusion avait eu lieu il y a environ 1,3 milliard d'années. Mais cet événement a réinitialisé l'âge de refroidissement du WDJ0551 + 4135, ce qui rend difficile la détermination de l'âge des deux naines blanches d'origine, qui pourraient avoir plusieurs milliards d'années.
Il y en a peu nains blancs aussi massive que WDJ0551 + 4135, mais il y a plus de naines blanches massives que les modèles actuels de formation de nains blancs, a déclaré Hollands, suggérant que certaines d'entre elles auraient pu se former via des fusions. Les chercheurs ont déclaré qu'ils étaient particulièrement excités par la perspicacité que cette naine blanche et d'autres comme elle pourraient fournir sur la ligne de démarcation entre la naine blanche massive et la supernova.
Les astronomes pourraient également en savoir plus sur les entrailles de WDJ0551 + 4135 en examinant les subtiles pulsations de luminosité causées par les ondes traversant l'intérieur de l'étoile, a déclaré Hollands. Si les scientifiques peuvent détecter plusieurs vagues de fréquences différentes voyageant à travers cette naine blanche, ils peuvent en apprendre davantage sur la structure intérieure de l'étoile. "Cela pourrait fournir des informations indépendantes sur la question de savoir si cette star est issue d'une fusion", a déclaré Hollands.
Les scientifiques ont détaillé leurs découvertes en ligne lundi 2 mars dans la revue Nature Astronomy.
- Connaissez vos novas: Explosions d'étoiles expliquées (infographie)
- Galerie: Les étoiles mourantes consomment des planètes extraterrestres rocheuses
- Étoiles naines noires: la fin (théorique) de l'évolution stellaire
