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Bizarre Star pourrait être le résultat de la fusion de deux nains blancs

Astronomie : Bizarre Star pourrait être le résultat de la fusion de deux nains blancs

Les étoiles vivent et meurent sur des échelles de temps épiques. Des dizaines de millions d'années, des centaines de millions d'années, voire des milliards d'années ou plus. Peut-être que la seule chose qui surpasse cette épopée est lorsque deux étoiles mortes se rejoignent et reviennent à la vie.

Les astronomes de l'Université de Bonn en Allemagne, ainsi que leurs collègues russes, ont repéré une étoile très bizarre qui s'est peut-être formée lorsque deux étoiles mortes sont revenues à la vie. Les étoiles ont pour la première fois repéré l'étoile sur le satellite WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer). Ils ont nommé l'étoile J005311.

Les astronomes russes ont vu une nébuleuse avec une étoile au centre, comme d'habitude, mais elle n'a pas émis de lumière visible. Au lieu de cela, il émettait principalement de la lumière infrarouge. C'était très inhabituel.

Dans le cours normal des événements, les étoiles telles que notre Soleil perdent leurs couches extérieures au moment de leur mort et ces couches forment une nébuleuse. Un nain blanc est laissé pour éclairer la nébuleuse. Et le nain blanc émet de la lumière visible. Voir un objet infrarouge au centre d'une nébuleuse signifiait qu'il s'était passé quelque chose d'inattendu.

"Un tel événement est extrêmement rare."

Dr. Götz Gräfener de l'Institut Argelander pour l'astronomie (AIfA) de l'Université de Bonn.

Les astronomes russes qui l'ont repérée ont su qu'ils cherchaient quelque chose d'inhabituel. «Nos collègues à Moscou ont compris que cela plaidait déjà pour une origine inhabituelle», explique le Dr Götz Gräfener de l'Institut Argelander d'astronomie (AIfA) de l'Université de Bonn.

Les astronomes de l'Université de Bonn ont analysé les spectres de cet objet insolite et de sa nébuleuse. Ils ont découvert que l'objet ne contenait ni hydrogène ni hélium, ce qui est typique d'un nain blanc. Avant qu'une étoile ne devienne un nain blanc, elle fusionne tout son hydrogène et son hélium. Il ne peut fusionner quoi que ce soit de plus lourd que l'hélium, car il n'a pas assez de masse pour créer la chaleur nécessaire, il devient donc un nain blanc.

Trois images de la nébuleuse infrarouge J005311. L'image de droite est à la lumière optique et la nébuleuse est invisible. Crédit d'image: Vasilii Gvaramadse / Université de Moscou

Donc, l'objet mystère ressemblait à un nain blanc, en ce sens qu'il n'y avait ni hydrogène ni hélium. Une naine blanche est composée principalement de matière dégénérée en électrons. Mais un nain blanc émet une lumière visible qui apparaît blanche à nos yeux, d'où son nom. Le fait que cet objet ait émis de la lumière infrarouge, plutôt que de la lumière visible, signifie que ses origines étaient inhabituelles.

Le professeur Norbert Langer de l'AIfA (Argelander-Institut für Astronomie) explique ce qu'ils pensent qui s'est passé: «Nous supposons que deux naines blanches se sont formées à proximité l'une de l'autre il y a plusieurs milliards d'années», explique le professeur Langer. «Ils se sont encerclés, créant des distorsions exotiques de l'espace-temps, appelées ondes gravitationnelles». Lorsqu'elles se sont mises en orbite dans cette danse stellaire étendue, elles ont perdu de l'énergie. Finalement, ils ont réduit la distance entre eux et ont fusionné en un seul objet.

Trois images fixes qui montrent deux nains blancs qui s'entourent puis se heurtent. Par Dana Berry - http://www.nasa.gov/vision/universe/starsgalaxies/collide_whitedwarf.html, domaine public, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3423897
Trois images fixes qui montrent deux nains blancs qui s'entourent puis se heurtent. Par Dana Berry http://www.nasa.gov/vision/universe/starsgalaxies/collide_whitedwarf.html, domaine public, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3423897

Mais la fusion signifiait une chose importante: l'objet doublait désormais sa masse, ce qui signifiait qu'il pouvait atteindre des températures suffisamment élevées pour fusionner des éléments plus lourds que l'hydrogène et l'hélium. La fusion a donc été réactivée et l'étoile est revenue d'entre les morts.

Dans un communiqué de presse annonçant leurs résultats, les chercheurs soulignent à quel point un objet de ce type est rare. "Un tel événement est extrêmement rare", a déclaré Grüfener. "Il n'y a probablement même pas une demi-douzaine d'objets de ce type dans la Voie Lactée, et nous en avons découvert un."

Plus de preuves d'observation tirées de J005311 appuient l'explication de la fusion. Tout d'abord, l'étoile brille 40 000 fois plus brillante que notre Soleil. C'est beaucoup, beaucoup plus lumineux qu'un nain blanc. Il y a aussi un vent solaire extrêmement fort. Toutes les étoiles génèrent du vent solaire, un flux de matière qui vient de la surface de l'étoile. Ce vent est créé par le rayonnement de la fusion.

Illustration de l'impact du vent solaire sur la magnétosphère terrestre. Toutes les étoiles ont un vent solaire, mais le vent solaire de J005311 est beaucoup trop rapide pour être généré uniquement par la fusion. Droits d'auteur: NASA

Mais à une vitesse de 16 000 kilomètres par seconde, le vent solaire de J005311 est beaucoup trop rapide pour être généré par la fusion. La théorie montre que les nains blancs fusionnés devraient avoir un très fort champ magnétique en rotation. «Nos simulations montrent que ce champ agit comme une turbine, ce qui accélère également le vent stellaire», déclare Gräfener.

Maintenant que l'origine de cet objet insolite a été déterminée, son avenir est clair: il ne durera pas longtemps.

J005311 aura assez de masse pour maintenir la fusion pendant quelques milliers d'années seulement. Après cela, son carburant aura été transformé en fer et en éléments plus lourds. Mais comme c'est le produit d'une fusion, il a maintenant une masse beaucoup plus grande, environ 1, 4 fois la masse du Soleil. Et vous savez peut-être ce que cela signifie.

Impression artistique d’une supernova en passe de star, qui jette son contenu chimiquement enrichi dans l’univers. Crédit: NASA / Swift / Skyworks Digital / Dana Berry
Impression artistique d’une supernova en passe de star, qui jette son contenu chimiquement enrichi dans l’univers. Crédit: NASA / Swift / Skyworks Digital / Dana Berry

1, 4 fois la masse du Soleil est la limite Chandrasekhar, la gamme de masse supérieure pour une étoile naine blanche. Cela signifie qu'à l'avenir, cette étoile exceptionnelle subira un autre destin exceptionnel. Il dépassera la limite de Chandrasekhar et subira un effondrement du noyau sous sa propre gravité, et explosera comme une supernova. Ses électrons et ses photons vont fusionner en neutrons, et ce sera une étoile à neutrons.

Et à ce stade, il ne restera plus rien pour raconter l'histoire de cet objet étrange.

Papier: Un produit de fusion massif nain blanc avant l'effondrement

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