gov-civil-vilareal.ptMinuscule mais puissante : les astronomes découvrent la naine blanche la plus petite mais la plus massive jamais vue
>Les astronomes ont trouvé une petite mais puissante étoile morte (ish), une naine blanche qui est à la fois la plus petite et la plus massive jamais vue . Il tourne également rapidement, contient un champ magnétique écrasant et pourrait éventuellement s'effondrer en une étoile à neutrons encore plus petite et plus dense.
Sérieusement, cette petite chose étrange a tout pour plaire.
Une naine blanche est ce qui reste après la mort d'une étoile comme le Soleil . À l'heure actuelle, le Soleil fusionne avec bonheur l'hydrogène en hélium dans son noyau, lui fournissant l'énergie que nous recevons ainsi que la pression dont il a besoin pour supporter l'octillion de tonnes de matière dans ses couches externes qui appuient sur le noyau.
Lorsque ce carburant hydrogène s'épuise, une série compliquée d'événements se produit. Certaines étapes en cours de route sont que le noyau maintenant entièrement en hélium commence à fusionner pour devenir du carbone et de l'oxygène, tandis que les couches externes gonflent et commencent à s'envoler dans un vent dense de particules. Finalement, le noyau devient exposé à l'espace. Chaud et super dense, nous appelons cet objet un nain blanc . Une fois formé, il reste généralement dans l'espace, se refroidissant lentement avec le temps.
Image de Hubble de l'une des étoiles binaires les plus proches du Soleil : Sirius A (au centre) et sa compagne naine blanche B (en bas à gauche) ; A est environ 10 000 fois plus lumineux. Crédit: NASA, ESA, H. Bond (STScI) et M. Barstow (Université de Leicester
Une naine blanche typique a à peu près la moitié de la masse du Soleil, mais cette matière est entièrement comprimée par sa propre gravité en une boule serrée à peu près de la taille de la Terre. C'est dense. Si dense que la mécanique quantique lève sa tête bizarre : elle est soutenue par ce qu'on appelle pression de dégénérescence des électrons , un état étrange de la matière où les électrons se repoussent avec une ferveur énorme, bien plus fortement que le genre de chose habituelle « comme les charges se repoussent ». Cette pression est ce qui maintient la naine blanche contre sa propre gravité ridiculement forte.
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Mais cela signifie également que si vous ajoutez de la masse à une naine blanche, elle obtient plus petit . Habituellement, lorsque vous ajoutez de la masse à quelque chose (pensez à deux boules d'argile que vous écrasez ensemble), cela devient plus gros. Mais avec la pression de dégénérescence, c'est le contraire qui se produit.
Et cela nous amène à la naine blanche ZTF J190132.9+145808.7.
Une équipe d'astronomes l'a trouvé dans une étude du ciel réalisée à l'aide de la Zwicky Transient Facility (d'où le ZTF dans son nom), qui recherche des objets qui bougent ou changent de luminosité. L'étoile était inhabituelle : elle avait une couleur étrange pour une naine blanche, en particulier celle liée à des naines blanches de masse inhabituellement élevée.
Ils ont poursuivi avec les observations ZTF J190132.9 + 145808,7 (appelons-le J1901 pour faire court) sur le télescope de 5 mètres de l'observatoire de Palomar et ont découvert que la naine blanche était variable, changeant rapidement sa luminosité. Et je veux dire rapidement : il est devenu plus lumineux et plus sombre sur une échelle de temps de 6,94 minutes. Oui, minutes. Cela indique sa vitesse de rotation, qui à elle seule est étonnante : un objet à des milliers de kilomètres de diamètre qui tourne en moins de 7 minutes !
Les observations de Gaia ont indiqué une distance de 134 années-lumière de la Terre, ce qui est assez proche, et aussi qu'il fait chaud à environ 46 000 ° C – huit fois plus chaud que le Soleil. Avec toutes ces mesures en main, les astronomes ont alors pu trouver la taille de J1901, et c'est là que les choses deviennent vraiment étranges : c'est minuscule, un peu moins de 4 300 kilomètres de large, la plus petite naine blanche jamais vue.
Oeuvre montrant la naine blanche ZTF J190132.9+145808.7, la plus petite jamais trouvée, comparée à la Lune à l'échelle. Crédit : Giuseppe Parisi
C'est un tiers de la taille de la Terre, à peine plus gros que la Lune ! Petit, même pour une naine blanche. Surtout pour un. N'oubliez pas que plus de masse signifie une étoile plus petite, donc celle-ci doit être massive. En fait, ils calculent que c'est environ 1,35 fois la masse du Soleil.
Et c'est là que cela devient incroyable. Cela en fait la naine blanche la plus massive connue, et en fait la naine blanche la plus massive peut jamais être .
Si une naine blanche atteint environ 1,44 fois la masse du Soleil, même la pression de la dégénérescence des électrons ne peut pas la retenir. Il s'effondre sous sa propre gravité. À ce moment elle devient soit une étoile à neutrons encore plus dense et effrayante , ou il explose : explose, se déchire, créant une supernova .
J1901 est le plus proche jamais vu de cette limite.
L'équipe pense que J1901 a commencé comme deux étoiles comme le Soleil sur une orbite binaire les unes autour des autres. Finalement, ils sont tous deux devenus des géantes rouges, sont morts et ont laissé derrière eux des cadavres de naines blanches, chacune avec peut-être les 2/3 de la masse du Soleil. Au cours de milliards d'années, ils se sont enroulés en spirale et ont fusionné (probablement il y a moins de 100 millions d'années, compte tenu de la température élevée), formant cette naine blanche ultra-massive mais moins qu'explosée.
Cela explique aussi d'autres propriétés de celui-ci. La rotation rapide est logique car deux objets se rapprochant en spirale ont beaucoup de moment angulaire, ce qui signifie que l'objet fusionné final devrait tourner rapidement - la plupart des naines blanches ont une période de rotation de plusieurs heures, donc celle-ci est assez rapide.
En outre, ils ont mesuré un champ magnétique féroce pour J1901, environ un milliard de fois la force du champ magnétique de la Terre. Les modèles théoriques montrent que la fusion de deux naines blanches peut générer un magnétisme énorme, donc cela convient aussi.
Ils notent dans leur article qu'à mesure que l'étoile vieillit, une série de réactions nucléaires dans son noyau pourrait entraîner des isotopes d'électrons absorbant le sodium et le magnésium. Le fait est que ces électrons sont nécessaires pour soutenir l'étoile. Si les électrons sont absorbés, l'étoile rétrécira encore plus. S'il rétrécit trop, il pourrait accumuler suffisamment de pression pour s'effondrer, devenant de toute façon une étoile à neutrons.
Il peut également exploser, en fonction de propriétés spécifiques difficiles à cerner. À sa distance actuelle, ce serait mauvais - les supernovae sont très énergétiques - mais la bonne nouvelle est que même si cela se produit (et c'est probablement peu probable), cela ne se produira pas avant des milliards d'années, et entre-temps, le mouvement de J1901 autour de la galaxie se produira porte-le loin de nous.
Cette découverte est importante pour de nombreuses raisons. 95% de toutes les étoiles finissent par devenir des naines blanches, et la moitié d'entre elles sont dans des systèmes binaires, nous devrions donc nous attendre à voir beaucoup de naines blanches similaires à J1901. Sa proximité avec nous fait également allusion à cela; s'ils étaient rares, vous vous attendriez à ce que le plus proche soit à des dizaines de milliers d'années-lumière à travers la galaxie, pas juste à côté à 134 années-lumière. C'est donc un bon exemple de ce qui doit être un objet commun mais dont très peu ont été étudiés de près. Quelques autres naines blanches petites et massives sont connues, mais J910 est le détenteur du record de taille.
De plus, les naines blanches binaires peuvent générer des supernovae, et celles-ci nous en disent beaucoup sur le comportement de l'Univers dans son ensemble, donc c'est cool.
Environ 400 000 naines blanches dans notre galaxie ont été cataloguées, mais il devrait y avoir des milliards Suite. Les étranges sont inévitables dans un échantillon de cette taille. Quels autres surprenants sont encore à découvrir ? Et qu'apprendrons-nous sur cet étrange cosmos dans lequel nous vivons lorsqu'ils seront découverts ?
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