Les scientifiques ont révélé pourquoi certaines naines blanches arrêtent mystérieusement de se refroidir, modifiant ainsi les idées sur l’âge réel des étoiles et ce qui leur arrive lorsqu’elles meurent.
Les étoiles naines blanches sont universellement considérées comme des « étoiles mortes » qui se refroidissent continuellement avec le temps. Cependant, en 2019, les données du satellite Gaia de l’Agence spatiale européenne (ESA) ont découvert une population d’étoiles naines blanches qui ont cessé de se refroidir depuis plus de huit milliards d’années. Cela suggère que certaines naines blanches peuvent générer une énergie supplémentaire significative, en contradiction avec l’image classique d’une « étoile morte », et les astronomes ne savaient pas au départ comment cela pourrait se produire.
Aujourd’hui, de nouvelles recherches publié dans Naturedirigé par le Dr Antoine Bédard de l’Université de Warwick et le Dr Simon Blouin de l’Université de Victoria (Canada), dévoile le mécanisme derrière cette observation déconcertante.
Plus de 97 % des étoiles de la Voie lactée deviendront à terme des naines blanches. Les scientifiques ont longtemps considéré ces étoiles comme étant en fin de vie. Après avoir épuisé leur source d’énergie nucléaire, ils arrêtent de produire de la chaleur et se refroidissent jusqu’à ce que le plasma dense à l’intérieur de leur intérieur gèle à l’état solide et que l’étoile se solidifie de l’intérieur vers l’extérieur. Ce processus de refroidissement peut prendre des milliards d’années.
Selon les nouvelles recherches, chez certaines naines blanches, le plasma dense à l’intérieur ne gèle pas simplement de l’intérieur vers l’extérieur. Au lieu de cela, les cristaux solides formés lors de la congélation sont moins denses que le liquide et veulent donc flotter. Lorsque les cristaux flottent vers le haut, ils déplacent le liquide plus lourd vers le bas. Le transport de matériaux plus lourds vers le centre de l’étoile libère de l’énergie gravitationnelle, et cette énergie est suffisante pour interrompre le processus de refroidissement de l’étoile pendant des milliards d’années.
Antione Bédard, chercheur à l’Université de Warwick, a déclaré : « Cette explication correspond à toutes les propriétés d’observation de la population inhabituelle de naines blanches. C’est la première fois que ce mécanisme de transport est observé dans n’importe quel type d’étoile, ce qui est passionnant : ce n’est pas tous les jours que nous découvrons un tout nouveau phénomène astrophysique. »
Les chercheurs ont une hypothèse sur la raison pour laquelle cela se produit dans certaines étoiles mais pas dans d’autres. Simon Blouin, chercheur national à l’Institut canadien d’astrophysique théorique de l’Université de Victoria, a expliqué : « La différence est probablement due à la composition de l’étoile. Certaines étoiles naines blanches sont formées par la fusion de deux étoiles différentes. Lorsque ces étoiles entrent en collision Pour former la naine blanche, elle modifie la composition de l’étoile d’une manière qui peut permettre la formation de cristaux flottants. »
Cette nouvelle découverte nécessitera non seulement une révision des manuels d’astronomie mais aussi que les astronomes revisitent le processus qu’ils utilisent pour déterminer l’âge des populations stellaires. Actuellement, les naines blanches sont couramment utilisées comme indicateurs d’âge : plus une naine blanche est froide, plus on suppose qu’elle est âgée. Cependant, en raison du retard supplémentaire de refroidissement constaté chez certaines naines blanches, certaines étoiles d’une température donnée peuvent être des milliards d’années plus vieilles qu’on ne le pensait auparavant.
Bédard a ajouté : « Le mécanisme de transport que nous avons découvert signifie que certaines naines blanches brillent aussi fort que des étoiles « normales » pendant des milliards d’années. Cela complique la datation de l’âge et notre utilisation des naines blanches pour reconstruire la formation de notre galaxie.
Plus d’information:
Simon Blouin, Les cristaux flottants stoppent le refroidissement des étoiles naines blanches, Nature (2024). DOI : 10.1038/s41586-024-07102-y. www.nature.com/articles/s41586-024-07102-y