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L’Univers est rempli de mystères et de phénomènes encore incompris par les astronomes, et il arrive parfois qu’ils se retrouvent face à des objets ou événements remettant en question les modèles cosmologiques. Récemment, c’est le cas du système binaire KIC 8145411, qui comporte une naine blanche bien particulière (et très petite) dont l’existence ne peut être expliquée avec les éléments observés et les connaissances actuelles.

Les étoiles ont un cycle de vie bien défini en astronomie, et la naine blanche est la dernière étape du cycle de vie des petites et moyennes étoiles. Les géantes rouges, des étoiles mourantes qui ont brûlé tout leur carburant (hydrogène), expulsent parfois leurs couches externes, laissant derrière elles un petit noyau dense : la naine blanche. Les naines blanches ne sont pas rares dans l’Univers : 97% des étoiles de la Voie lactée sont destinées à en devenir une.

Les naines blanches peuvent cependant avoir différentes tailles. Une naine blanche typique fait environ 0.6 fois la masse du Soleil, mais certaines ont des masses beaucoup plus faibles : entre 0.15 et 0.3 masse solaire.

Pour produire une si petite masse résiduelle, la masse de l’étoile progénitrice initiale devrait également être très faible. Mais cela pose un problème : les étoiles plus petites mettent plus de temps à évoluer, de sorte qu’une étoile de masse si faible aurait besoin de plus de temps que l’âge même de l’univers pour épuiser ses réserves de carburant.

Puisque l’évolution stellaire isolée ne peut expliquer les naines blanches de masse extrêmement faible, les astronomes ont choisi une autre explication : les interactions binaires. Dans ce scénario, l’orbite étroite de deux étoiles dans un système binaire a pour effet de dépouiller le matériau de l’étoile progénitrice (la géante rouge), accélérant sa perte de masse et lui permettant d’évoluer rapidement vers une naine blanche de très faible masse.

Jusqu’à présent, cette explication correspondait aux observations. Mais aujourd’hui, la découverte de cette nouvelle naine blanche de faible masse remet en question notre compréhension de ces systèmes.

Un système binaire et une naine blanche inexpliquée

Une équipe de scientifiques dirigée par Kento Masuda de l’Université de Princeton, présente la découverte du système binaire KIC 8145411 à partir de données issues du télescope Kepler.

Masuda et ses collaborateurs se sont basés sur les observations de suivi de l’Observatoire Fred Lawrence Whipple en Arizona et du télescope Subaru à Hawaï pour déterminer les propriétés du système. Ils ont bien pu confirmer qu’il s’agit d’une naine blanche faisant 0.2 masse solaire, autour d’une étoile semblable au Soleil, sur une orbite périphérique et éclipsante.

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naine blanche effet lentille gravitationnelle

Diagramme montrant un système binaire similaire, KOI-3278 (avec détection par effet de lentille gravitationnelle). Lorsque la naine blanche passe entre nous (observateurs) et l’étoile primaire, le grossissement gravitationnel provoque un éclaircissement de la courbe lumineuse (Pulse), que les astronomes détectent. Dans le cas de KIC 8145411, aucune occultation n’est observée (Occultation), car la lumière de la naine blanche est trop faible pour être directement détectée. Crédits : Eric Agol

Mais il y a un problème. L’orbite de KIC 8145411, de 1.28 UA, est plutôt large (correspondant à une période d’environ 450 jours !). Cela représente une distance dix fois trop élevée pour que l’étoile primaire et l’étoile progénitrice aient pu interagir afin de donner naissance à la petite naine blanche, comme les chercheurs le pensaient au départ. Comment cette naine blanche “impossible” a-t-elle donc vu le jour ?

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Des hypothèses peu convaincantes

Masuda et ses collègues ont proposé plusieurs hypothèses de mécanismes de formation, à commencer par les éventuelles interactions avec un objet tertiaire, qui aurait été depuis éjecté ou avalé. Mais aucune de ces deux possibilités n’est spécialement convaincante pour les chercheurs.

Les auteurs soulignent que nous n’avions qu’une chance sur 200 de détecter ce système particulier, en raison de son orientation en bordure. Cela signifie probablement que KIC 8145411 n’est que la pointe de l’iceberg, et qu’il existe bien d’autres systèmes similaires dans l’Univers observable. Les résultats de l’étude ont été publiés dans la revue The Astrophysical Journal Letters.

Maintenant que les scientifiques savent ce qu’ils cherchent, des futures études dédiées à ce type de système pourraient nous permettre d’en apprendre davantage. Cela pourrait finalement, espèrent les chercheurs, aider à expliquer l’existence de cette mystérieuse naine blanche. Il faudra donc être patient pour obtenir une explication solide. Heureusement, la prochaine génération de télescopes spatiaux pourrait également aider les astronomes dans leur lourde tâche.

Sources : The Astrophysical Journal Letters, AAS NOVA

2 Réponses

  1. Charlotte

    Mais, l’étoile proche de la naine blanche a-t-elle toujours été aussi loin? Est-il possible qu’elles aient été plus proches par le passé, comme les systèmes binaires traditionnels et qu’un ou des objets extérieurs ai(en)t modifié leurs trajectoires ?

    Répondre

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