Lorsqu’elles s’éteignent, les naines blanches projettent dans l’univers, du carbone synthétisé en leur cœur. C’est la conclusion d’une étude menée par des chercheurs de l’université de Californie à Santa Cruz (États-Unis) sur des amas d’étoiles ouverts anciens. © Peter Jurik, Adobe Stock
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Derrière les naines blanches, des étoiles sources clés du carbone dans l’univers

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Lorsqu'elles rendent leur dernier souffle, les étoiles dispersent des cendres dans l'univers, donnant naissance à de splendides nébuleuses. Des cendres riches en éléments chimiques, parmi lesquels, du carbone. Des chercheurs viennent enfin d'identifier la principale source de cet élément indispensable à la vie : les naines blanches produites par des étoiles d'au moins 1,5 fois la masse de notre Soleil.  

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Le carbone est un élément indispensable à la vie. Il est né au cœur des étoiles, de la fusion de trois noyaux d'hélium. Mais les astrophysiciens se demandent encore quel type d'étoiles en est la principale source. Les résultats de chercheurs de l’université de Californie à Santa Cruz (États-Unis) pourraient bien aider à clore le débat. Selon eux, les naines blanches jouent un rôle essentiel en la matière.

Rappelons que près de 90 % des étoiles finissent leur vie sous la forme de naines blanches. Celles-ci prennent des milliards d'années pour se refroidir et s'assombrir. Mais, avant de s'effondrer, elles répandent leurs cendres dans l'univers. Des cendres, pour certaines d'entre elles au moins, riches en carbone.

C'est en observant une anomalie de masse que les chercheurs sont arrivés à cette conclusion. Les naines blanches observées dans d'anciens amas d’étoiles ouverts de notre Voie lactée apparaissent en effet plus massives que la théorie d'évolution stellaire ne le prévoit. Plutôt de l'ordre de 0,7 à 0,75 masse solaire que de 0,6 à 0,65. La signature, selon les astronomes, d'une synthèse de carbone par les étoiles à l'origine de naines blanches d'un certain type.

L’amas ouvert d’étoiles connu sous le nom de Rose de Caroline — ou NGC 7789 — se trouve à environ 8.000 années-lumière de la Terre, dans la constellation de Cassiopée. Des chercheurs de l’université de Californie à Santa Cruz (États-Unis) y ont trouvé des étoiles naines blanches inhabituellement massives qui ont probablement joué un rôle essentiel dans la dispersion de carbone dans l’univers. © Guillaume Seigneuret, Nasa

Des étoiles de plus de 1,5 fois la masse du Soleil

Ainsi, lorsqu'elles sont au moins 1,5 fois plus massives que le Soleil, les étoiles produisent en leur cœur, dans les dernières phases de leur vie, des atomes de carbone. Puis, elles les transportent jusqu'à leur surface. Ces atomes de carbone sont finalement propagés dans le milieu interstellaire par de doux vents stellaires. Les modèles construits par les astronomes indiquent que le phénomène se produit assez lentement pour permettre aux noyaux centraux de ces étoiles, les futures naines blanches, de croître sensiblement en masse.

De quoi expliquer l'anomalie observée par les chercheurs de l'université de Californie. Contrairement à ce que les astronomes pensaient, la relation entre la masse initiale et la masse finale d'une étoile devenue naine blanche n'est pas linéaire. Et cela pourrait avoir des implications plus importantes encore.

« Ces travaux ont aussi un impact sur l'âge des naines blanches connues. Or celles-ci se posent comme des sondes cosmiques essentielles pour comprendre l'histoire de la formation de la Voie lactée. La relation entre masse initiale et masse finale est également ce qui définit la limite de masse inférieure pour les supernovae, ces explosions gigantesques vues à de grandes distances et qui sont vraiment importantes pour comprendre la nature de l'univers », indique Pier-Emmanuel Tremblay, chercheur à l'université de Warwick, dans un communiqué de l’université de Californie.

Enfin, les astronomes imaginent que la majeure partie de la lumière qui nous arrive de galaxies très lointaines vient d'étoiles brillantes, riches en carbone, similaires à celles étudiées par les chercheurs de l'université de Californie. Et une interprétation fiable de cette lumière dépend bien sûr de la compréhension qu'ils ont de la synthèse du carbone dans les étoiles.

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