Les étoiles naines blanches, ultime étape de l’évolution stellaire, sont des objets d’étude clés pour les astronomes. Une étude récente a mis en lumière une étoile naine blanche nommée HD 190412 C en cours de cristallisation au sein d’un système quadruple. Cette découverte, une première, offre une occasion inédite d’étudier la cristallisation des étoiles naines blanches et ouvre de nouvelles perspectives pour mieux comprendre l’évolution stellaire.
Les étoiles naines blanches représentent l’ultime étape de l’évolution de la majorité des étoiles, dont le Soleil. Après avoir épuisé leur combustible nucléaire, ces étoiles se contractent et se refroidissent lentement sur des milliards d’années. Le cœur restant de l’étoile, après que le matériau extérieur se soit dispersé dans l’espace, se contracte pour former un objet ultra-dense de taille planétaire, mais avec une masse équivalente à 1,4 fois celle du Soleil.
Au cours de ce refroidissement, un processus inédit se produit : la cristallisation. Les atomes de carbone et d’oxygène à l’intérieur de l’étoile se réorganisent en un motif cristallin, transformant l’étoile en une sorte de diamant cosmique.
Récemment, une équipe internationale d’astronomes, dirigée par Alexander Venner de l’Université du Queensland méridional en Australie, a découvert une de ces étoiles, située à seulement 104 années-lumière de la Terre. Nommée HD 190412 C, elle fait partie d’un système quadruple ressemblant au système Sirius et offre une occasion précieuse d’étudier ce phénomène encore jamais observé dans une telle configuration et de réduire l’incertitude sur l’âge estimé de l’étoile — une information précieuse pour comprendre l’évolution des naines blanches. Les travaux de l’équipe sont publiés sur la plateforme arXiv.
Un quatuor stellaire proche de nous
L’équipe a utilisé les données de cartographie stellaire précises fournies par la mission Gaia pour identifier plusieurs systèmes stellaires. Grâce à leur analyse, ils ont révélé le lien gravitationnel entre la récente étoile naine blanche découverte, HD 190412 C, et le système triple d’étoiles précédemment connu, HD 190412. Il est similaire au système de Sirius. Rappelons que Sirius, le plus brillant dans le ciel nocturne, est un système binaire composé de Sirius A, une étoile de la séquence principale et de Sirius B, une étoile naine blanche. Les deux étoiles orbitent autour d’un centre de masse commun sur une période de 50,1 ans.
Dans le cas de HD 190412, il y a trois étoiles principales, ou « étoiles de la séquence principale », et une étoile naine blanche désignée HD 190412 C. Cette identification a donc non seulement permis d’élargir le système d’un triplet à un quadruplet, mais a également fourni des preuves que l’étoile naine blanche est en cours de cristallisation.
Une cristallisation en direct
Comme mentionné précédemment, lorsqu’une étoile naine blanche se refroidit, les atomes à l’intérieur de cette dernière commencent à se réorganiser en un motif cristallin. Ce processus libère de l’énergie sous forme de chaleur. Cette libération d’énergie supplémentaire ralentit le refroidissement global de l’étoile, car elle ajoute une source de chaleur interne.
Ce ralentissement du refroidissement a des conséquences observables. Comme la température d’une étoile détermine sa couleur et sa luminosité, le ralentissement du refroidissement modifie ces caractéristiques. En général, une étoile plus chaude sera plus bleue et plus brillante, tandis qu’une étoile plus froide sera plus rouge et moins brillante. Ainsi, une étoile naine blanche en cours de cristallisation peut apparaître plus bleue et plus brillante (plus jeune) que ce à quoi on s’attendrait si elle se refroidissait à un taux constant.
Ces changements notables dans la couleur et la luminosité offrent des informations précieuses sur les premiers stades de la cristallisation de l’étoile. L’âge du système HD 190412 (environ 7,3 milliards d’années) fournit un contexte crucial pour comprendre le processus de refroidissement de l’étoile naine blanche. L’âge de l’étoile elle-même semble être d’environ 4,2 milliards d’années, ce qui signifie une différence de 3,1 milliards d’années. Cette disparité suggère que le taux de cristallisation a ralenti le taux de refroidissement de l’étoile naine blanche d’environ 1 milliard d’années.
Un véritable diamant stellaire ?
Bien qu’il reste incertain si le matériau cristallisé à l’intérieur de l’étoile naine blanche (principalement composée de carbone et d’oxygène métallique) peut être classé comme un diamant, sa haute densité en fait un candidat plausible. Les naines blanches ont une densité dépassant un million de kilogrammes par mètre cube, tandis que le diamant a une densité d’environ 3500 kg par mètre cube. Sans compter que des formes de carbone plus denses existent, et des diamants ont déjà été détectés dans l’espace.
La découverte de cette étoile naine blanche en cristallisation et sa proximité avec la Terre suggèrent qu’il pourrait y avoir de nombreux autres systèmes similaires dans l’univers. Ces systèmes pourraient servir de tests précis pour les modèles de cristallisation des étoiles naines blanches.
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