Du lithium a été détecté sur Reid 1 B, en faisant la naine brune la plus froide et la plus vieille où cet élément a été confirmé. Son étude et celle de plusieurs autres ont permis du même coup de déterminer la masse maximale des naines brunes dans lesquelles du lithium peut persister.
[EN VIDÉO] Qu’est-ce qui empêche les étoiles de grossir plus ? Les étoiles naissent au cœur de nuages d’hydrogène. Les puissants vents qu’elles émettent alors dispersent le gaz alentour, donnant naissance à des cavités de plus en plus grandes à mesure que les étoiles grossissent. C’est la théorie admise par les astronomes. Mais elles pourraient être remise en question par de nouvelles données. Celles-ci révèlent en effet que les cavités ne grandissent pas comme attendu. Comment alors expliquer que plus de gaz du nuage initial ne trouve pas son chemin vers l’étoile ? Les chercheurs comptent sur le télescope spatial James Webb pour trouver la réponse. (en anglais) © Nasa Goddard
Les naines brunes, ces objets de masse intermédiaire entre les planètes et les étoiles, ne cessent d'intriguer les astronomes.
La théorie décrivant l'évolution de ces objets substellaires prédit qu'il existe une limite de masse nette entre les naines brunes avec et sans lithium, estimée à environ 63 fois la masse de Jupiter, pas loin de la limite de masse séparant les étoiles des naines brunes (78,5 masses joviennes pour une étoile de composition solaire).
Les étoiles et les naines brunes sont constituées essentiellement d'hydrogène et d'hélium, mais elles contiennent aussi de petites quantités d'éléments plus lourds. Notamment, lors de leur formation, elles contiennent un peu de lithium. Cependant, dès lors que leur température interne atteint 2 millions de degrés, ce lithium est rapidement détruit, au cours des premières centaines de millions d'années de leur évolution, par les processus de fusion thermonucléaire, ce qui conduit à une frontière nette entre les naines brunes avec et sans lithium. Le « test du lithium », qui consiste à déterminer l'abondance de lithium à la surface d'un tel corps, peut ainsi nous donner des indications sur son âge ou sa masse.
Les prédictions théoriques peuvent être testées en les comparant avec des observations de lithium dans les composantes individuelles de systèmes binaires avec des masses mesurées dynamiquement, c'est-à-dire à partir de leurs mouvements orbitaux. Une équipe de scientifiques de l'Institut d'astrophysique des Canaries (IAC), en Espagne, et de l'Institut national d'astrophysique, optique et électronique (Inaoe), au Mexique, a ainsi étudié entre février et août de cette année deux systèmes binaires : Denis J063001.4−184014 AB, aussi appelé Sahlmann 2 AB, et Denis J225210.7−173013 AB, aussi connu comme Reid 1 AB. À l'aide du spectrographe Osiris, installé sur le Gran Telescopio Canarias (GTC), Eduardo Lorenzo Martín Guerrero de Escalante, Nicolas Lodieu et Carlos del Burgo Díaz ont re-déterminé les types spectraux optiques combinés de ces systèmes (respectivement M9.5 et L6.5) et y ont cherché la présence de lithium.
Une masse limite plus faible que prévu
Dans le spectre combiné de Sahlmann 2 AB, dont les deux composantes ont une masse d'environ 54 masses joviennes, aucun lithium n'a été détecté. Cependant, dans Reid 1 AB, à 16,9 années-lumière de nous, un faible signal du lithium a été repéré, que les auteurs attribuent à la contribution de l'objet secondaire, Reid 1 B. En effet, la composante principale de cette paire, Reid 1 A, a une masse d'environ 59 masses joviennes, qui semble suffisante pour consumer son lithium, contrairement à Reid 1 B, seulement 41 fois plus massif que Jupiter. Le système Reid 1 a près de 1,1 milliard d'années. Reid 1 B est ainsi l'objet extrasolaire le plus froid et le plus vieux où du lithium a été confirmé.
En combinant leurs résultats avec les données de sept autres systèmes binaires de naines brunes trouvés dans la littérature et traités de manière auto-cohérente, ils confirment qu'il existe bien une transition brutale en matière de masse pour l'appauvrissement en lithium chez les naines brunes, comme prévu à partir des calculs théoriques. Ils estiment que cette limite est égale à environ 51,5 fois la masse de Jupiter, ce qui est inférieur aux déterminations théoriques. Cet écart suggère qu'il y a quelque chose dans le comportement des naines brunes qui est encore incompris.
- Du lithium a été détecté sur Reid 1 B.
- Reid 1 B est ainsi la naine brune la plus froide et la plus vieille où cet élément a été confirmé.
- Cependant, le lithium peut persister dans les naines brunes jusqu'à 51,5 fois la masse de Jupiter, une valeur plus faible que prédite théoriquement.