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Nains blancs

Décembre 2021

Nains blancs


Les naines blanches sont les cadavres d'étoiles de taille moyenne à court de carburant. Les naines blanches ont généralement la masse du Soleil, tout en ayant à peu près la taille de la Terre. Il n'est pas étonnant que les astronomes du début du XXe siècle en aient été stupéfaits.

Les premières découvertes
Lorsque les premiers nains blancs ont été découverts, personne n'a réalisé à quel point ils étaient étranges. Il a fallu des télescopes plus grands, de nouvelles techniques et plus de données pour le découvrir.

40 Eridani B
William Herschel a été le premier à découvrir un nain blanc. En 1783, il entre dans son catalogue d'étoiles doubles une paire d'étoiles non loin de 40 Eridani. Il ne savait pas qu'ils faisaient partie d'un système d'étoiles triples dont 40 Eridani - maintenant appelé 40 Eridani A - est la principale étoile. C'est plus de 125 ans plus tard que quelqu'un a remarqué quelque chose d'étrange chez 40 Eridani B.

Sirius B
L'étoile la plus brillante du ciel nocturne est Sirius. C'était l'une des étoiles dont les mouvements ont été étudiés par l'astronome allemand Friedrich Bessel (1764-1846). Il a détecté une légère oscillation dans son mouvement dans l'espace et l'a attribuée à un compagnon invisible avec une orbite de 50 ans. Certaines sources affirment que Sirius B a été le premier nain blanc à être découvert. Cependant, bien que Bessel ait annoncé sa prédiction en 1841, ce n'est qu'en 1862 que Sirius B a été vu par Alvan Graham Clark. Clark et son père, qui étaient des fabricants de télescopes américains, testaient une lentille pour un grand télescope réfringent quand ils l'ont repéré.

Procyon B
Bessel a prédit non seulement un compagnon invisible pour Sirius, mais aussi pour Procyon dans la constellation de Canis Minor. Procyon B est resté insaisissable encore plus longtemps que Sirius B. J.M. Schaeberle l'a finalement trouvé en 1896 avec le télescope de 36 pouces du Lick Observatory.

"Sidéré." "Absurdité."
En 1910, Henry Norris Russell a visité l'Observatoire du Harvard College. Il avait mesuré les distances à un certain nombre d'étoiles, en utilisant la parallaxe. Vu de deux endroits, une étoile de premier plan semble s'être déplacée sur le fond. En utilisant l'angle de parallaxe, un astronome peut calculer la distance par géométrie. Un angle plus grand signifie une étoile plus proche, bien que l'angle dans le diagramme soit considérablement exagéré. Même l'étoile voisine la plus proche est assez loin.

En utilisant sa vaste collection de plaques photographiques, l'observatoire a donné à Russell le type spectral de chacune des étoiles qu'il avait étudiées. Le spectre d'une étoile en dit long sur sa température et sa luminosité. Par curiosité, Russell a également demandé environ 40 Eridani B. (C'est celui qu'Herschel avait vu.) La réponse: une étoile de type A, qui est une étoile blanche lumineuse. Alors, comment le faible compagnon de 40 Eridani pourrait-il avoir le spectre d'une étoile beaucoup plus brillante?

Après cela, Russell s'est rappelé: «J'étais sidéré». Il aurait pu penser que c'était une erreur jusqu'à ce que Walter Adams à l'observatoire du Mont Wilson le confirme. Adams a également obtenu le premier spectre de Sirius B, et il s'est également avéré être petit, mais brillant.

L'astronome néerlandais William Luyten a nommé ces petites étoiles nains blancs.

En repensant à tout cela, l'astrophysicien britannique Arthur Eddington a écrit dans son livre de 1927 Étoiles et atomes Nous découvrons les étoiles par. . . interpréter les messages que leur lumière nous apporte. Le message [décodé] du Compagnon de Sirius. . . ran: "Je suis composé de matériel 3 000 fois plus dense que tout ce que vous avez jamais rencontré; une tonne de mon matériel serait une petite pépite que vous pourriez mettre dans une boîte d'allumettes." Quelle réponse peut-on apporter à un tel message? La réponse que la plupart d'entre nous a faite en 1914 était: "Tais-toi. Ne dis pas de bêtises."
La physique quantique à la rescousse
Le physicien britannique Ralph Fowler en 1926 a appliqué la physique quantique au problème et a montré que beaucoup de choses pouvaient se produire à des températures extrêmement élevées que nous ne rencontrons pas sur Terre. Il a suggéré que les naines blanches étaient si chaudes que les atomes étaient séparés. Habituellement, la plupart du volume d'un atome est l'espace entre le noyau et les électrons, mais ici les noyaux pourraient être beaucoup plus proches les uns des autres qu'ils ne le sont dans la matière quotidienne. Ils seraient tous coincés ensemble dans le plus petit espace possible pendant que les électrons circulaient, séparés par des processus quantiques, et créant une pression extérieure connue sous le nom de pression de dégénérescence des électrons.

Pas tout à fait la fin
Tous les nains blancs ne disparaissent pas tranquillement dans un avenir lointain. Certains sont dans des systèmes binaires étroits où ils peuvent retirer du matériel d'un compagnon. Le nain peut acquérir suffisamment de matière pour qu'une réaction de fusion galopante se produise - comme une bombe à hydrogène. Cela se produit en surface et fait briller le nain pendant un certain temps dans ce qu'on appelle un nova. Il peut se produire plusieurs fois, donc une telle naine blanche est une étoile variable du type connu sous le nom de variable cataclysmique.

La fin
Nous avons commencé avec trois naines blanches, mais nous en connaissons maintenant environ dix mille. Finalement, ils se refroidiront suffisamment pour qu'il n'y ait pas de chaleur ou de lumière substantielle provenant d'eux. Ce seront alors des naines noires. Mais c'est théorique.Le temps de refroidissement nécessaire est beaucoup plus grand que l'âge actuel de l'univers, il n'y en a donc pas maintenant.

Pourtant, il peut y avoir une sortie plus dramatique pour un nain blanc. S'il vole suffisamment de matière à un compagnon binaire pour dépasser une certaine masse - connue sous le nom de limite de Chandrasekhar - il explosera dans une explosion spectaculaire appelée supernova. Ces supernovae de type Ia étaient supposées avoir une luminosité maximale similaire, ce qui les rend aptes à mesurer d'énormes distances dans l'espace. Cela fonctionne assez bien, mais n'est pas aussi précis que les astronomes l'avaient espéré.

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