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Record de température pour une naine blanche O

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Les naines blanches sont des étoiles très denses qui n'ont commencé à être comprises qu'après les avancées théoriques de la mécanique quantique et de la relativité. Selon un groupe d'astrophysiciens américains et allemands la naine blanche de type O connue sous le nom de KPD 0005+5106 possède la température record de 200.000 K.

M4 est l'amas globulaire le plus proche de la Terre. Situé à 7.000 années-lumière, il comporte environ 100.000 étoiles. Sous l'œil de Hubble, à droite, il apparaît riche de nombreuses naines blanches peu lumineuses, ici entourées par des cercles. Crédit : Nasa

Bien qu'observées une première fois au XVIIIième siècle, malgré leur faible luminosité, il a fallu attendre le tout début du XXième siècle pour que l'extraordinaire densité des naines blanches soit découverte. A la stupéfaction des astrophysiciens de l'époque, une valeur de l'ordre de la  tonne par centimètre cube fut en effet dérivée de l'observation d'étoiles comme Sirius B.

Rapidement cependant, Ralph Fowler comprit que la toute nouvelle mécanique statistique quantique découverte par son collègue Paul Dirac, décrivant un gaz d'électrons dégénéré, pouvait expliquer l'existence de ces étoiles. Reprenant les travaux de Fowler, le tout jeune Subrahmanyan Chandrasekhar eut alors l'idée d'introduire les effets de la théorie de la relativité restreinte et il posa les fondations de la structure stellaire de ces étranges objets.

Ce n'est cependant que suite aux rapides progrès de l'astrophysique nucléaire que l'on a pu comprendre exactement comment ces étoiles se formaient. Les progrès observationnels permirent simultanément de découvrir plusieurs types de naines blanches, différant par la composition chimique de leurs atmosphères.

Ralph Fowler. Crédit : University of St Andrews, Ecosse

Du calcium étonnamment ionisé

Lancée en 1999, la mission Far-Ultraviolet Spectroscopic Explorer (Fuse) avait pour but d'explorer l'Univers dans le domaine de l'ultraviolet. Elle a notamment servi à élucider le mystère du deutérium cosmologique.

La naine blanche de type O, c'est-à-dire possédant une atmosphère riche en hélium, KPD 0005+5106, était connue depuis 1985 et les observations au sol indiquaient qu'elle était très chaude et par conséquent une bonne source de rayons ultraviolets. Elle fut donc observée attentivement et à plusieurs reprises, notamment par Fuse afin de servir à la calibration de ses instruments.

Le télescope spatial Hubble fut lui aussi employé pour déterminer le spectre de cette naine blanche et, selon les mesures effectuées, une température d'au moins 120.000 K devait régner dans l'atmosphère de l'étoile. Cette valeur est déjà considérable mais ce n'était pas la première fois que des températures aussi élevées pouvaient être trouvées pour des naines blanches.

K. Werner, T. Rauch, et J.W. Kruk font partie d'une équipe d'astrophysiciens américains et allemands qui viennent de reprendre les données archivées de la mission Fuse pour les faire parler. Des raies d'émissions bien particulières ont alors été découvertes dans le spectre de KPD 0005+5106, celles du calcium ionisé 9 fois (c'est-à-dire ayant perdu neuf électrons)...

Il s'agit du plus haut état d'ionisation observé pour un élément dans l'atmosphère d'une étoile. La conclusion semble imparable, l'atmosphère de KPD 0005+5106 doit être portée à une température de 200.000 K.

Une naine blanche aussi chaude était prévue par la théorie mais pas pour des étoiles de ce genre, riche en hélium et avec une telle abondance de calcium atteignant peut-être 10 fois celle de l'atmosphère du Soleil. Une nouvelle fois, l'observation donne raison à Hamlet : « il y a plus de choses sur la terre et dans le ciel, Horatio, qu'il n'en est rêvé dans votre philosophie ».

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