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Le télescope Hubble de la NASA révèle les secrets anti-vieillissement des étoiles naines blanches

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Sirius B, à droite, est une petite étoile naine blanche — un cadavre d’étoile de la taille de notre soleil. Hubble de la NASA a aidé à révéler comment ces étoiles vieillissent.

NASA/ESA/G. Bacon (STScI)

Le télescope spatial Hubble de la NASA vient de détecter que certaines étoiles mourantes, ou naines blanches, ont un régime anti-âge suffisamment efficace pour mettre de côté un Sephora intergalactique. Le secret des corps stellaires est une couche d’hydrogène, qui ralentit tellement leur refroidissement post-mortem que les estimations actuelles de leur âge pourraient être décalées d’un milliard d’années.

« Certains modèles de naines blanches à refroidissement lent avaient été calculés dans le passé, [but] c’est la toute première fois que cet effet est observé », a expliqué Francesco Ferraro, astrophysicien à l’université de Bologne qui a coordonné l’étude des étoiles publiée lundi dans la revue Nature Astronomy.

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Il a ajouté : « Notre découverte suggère de faire preuve de prudence en adoptant des séquences de refroidissement de naines blanches comme horloge. »

Un jour, comme toutes les autres étoiles de l’univers, notre soleil délicieusement doré mourra. Il se retirera de nous couvrir pendant notre café du matin et, tout comme le reste de notre tasse de café souvent oublié sur la table à manger, les restes de la vieille étoile se refroidiront lentement. Elle deviendra une naine blanche.

Les naines blanches sont le dernier stade évolutif des étoiles de faible masse – comme le soleil – et sont parfois appelées le noyau « nu » des objets autrefois flamboyants. Avant qu’une étoile n’entre dans le royaume des naines blanches, elle se dynamise en fusionnant de l’hydrogène dans l’élément légèrement plus lourd, l’hélium. Une fois qu’il n’y a plus d’hydrogène, il fusionne l’hélium en éléments encore plus lourds.

Au fur et à mesure que la fusion secondaire se produit, les enveloppes extérieures de matière des étoiles sont libérées. C’est ce que Hubble capture régulièrement dans ses images impressionnantes et colorées de magnifiques nébuleuses – des étoiles perdant leurs couches externes.

En comparant deux énormes collections d’étoiles, M13 (à gauche) et M3 (à droite), les astrophysiciens ont pu comprendre comment les naines blanches refroidissent.

ESA/Hubble & NASA, G. Piotto et al.

Cela laisse un cadavre stellaire épuisé, sans énergie et «nu» – une naine blanche.

« Sans aucune source d’énergie, une étoile ne peut que se refroidir et diminuer progressivement sa luminosité », a déclaré Ferraro. « C’est exactement le modèle accepté pour les naines blanches. »

L’analyse par Ferraro et son équipe des images de Hubble de la caméra à champ large 3 du télescope a révélé que certaines naines blanches sont entourées d’une fine couche résiduelle d’hydrogène qui fournit une dernière bosse d’énergie. Ainsi, contrairement à la croyance populaire, toutes les naines blanches ne s’assombrissent et ne se refroidissent pas, ou ne vieillissent pas au même rythme.

« Cette découverte change la définition, elle-même, des naines blanches que nous enseignons actuellement aux étudiants », a-t-il déclaré. « Des brûlures thermonucléaires stables peuvent encore se produire à la surface d’une naine blanche. »

Comparer des clusters

Les chercheurs ont tiré leur nouvelle conclusion en comparant deux amas globulaires galactiques similaires, ou des zones peuplées de tonnes d’étoiles, M3 et M13. En fait, ils se ressemblent tellement que Ferraro les considère comme des jumeaux.

« Comme dans le cas humain », a-t-il noté, « les jumeaux sont similaires mais pas identiques, et peuvent montrer quelques différences spécifiques dans leurs populations stellaires. »

Il s’avère que la population de naines blanches de M13 est beaucoup plus importante, à 467 naines blanches, que celle de M3, à 326 naines blanches. Le contraste frappant de la population prouve que les taux de refroidissement des étoiles au sein des amas « jumeaux » ne sont pas les mêmes. Certaines naines blanches de M13, recouvertes d’hydrogène, refroidissent plus lentement.

« La différence était encore plus significative puisque M3 abrite plus d’étoiles que M13 », a déclaré Ferraro.

Il dit que certaines étoiles mourantes pourraient conserver une enveloppe externe riche en hydrogène car elles sautent une étape impliquant le mélange d’éléments lors de leur dégradation. En règle générale, cette étape brûle les derniers morceaux d’hydrogène.

Bien que les découvertes de l’équipe indiquent que plusieurs estimations d’âge des naines blanches pourraient être extrêmement incorrectes, Ferraro insiste sur le fait que les systèmes stellaires que nous utilisons pour déterminer l’âge de l’univers sont probablement à l’abri des erreurs. C’est parce que les astronomes utilisent également d’autres indicateurs lors de telles inférences.

« Maintenant, nous étudions les naines blanches dans d’autres amas d’étoiles anciennes – similaires à M13 – pour fournir des preuves supplémentaires de ce phénomène », a déclaré Ferraro, relayant qu’il s’attend à être surpris par les étoiles mourantes car « elles sont parmi les plus objets compacts dans l’Univers : une cuillère à café d’une naine blanche pèse autant que 10 éléphants. »

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