De nouvelles recherches ont permis de comprendre pourquoi certaines naines blanches arrêtent leur refroidissement, révélant que la formation de cristaux au sein de ces étoiles peut perturber leur évolution thermique. Cette découverte modifie la compréhension des processus de vieillissement stellaire et a un impact sur la façon dont les astronomes déterminent l'âge des étoiles. Crédit : Issues.fr.com
Les scientifiques ont découvert que certaines naines blanches arrêtent de se refroidir en raison de la formation de cristaux internes, remettant en question les théories existantes sur le vieillissement des étoiles et affectant les méthodes d'estimation de l'âge des étoiles.
Les scientifiques ont révélé pourquoi certaines naines blanches arrêtent mystérieusement de se refroidir, changeant ainsi les idées sur l'âge réel des étoiles et sur 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 Agence spatiale européenne(ESA) Gaïa le satellite a découvert une population de nain blanc étoiles qui ont arrêté 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.
Découverte révolutionnaire en physique stellaire
Nouvelle recherche publiée dans Naturedirigé par le Dr Antoine Bédard du 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 du voie Lactée deviendront éventuellement des naines blanches. Les scientifiques ont longtemps considéré ces étoiles comme étant en fin de vie. Ayant épuisé leur source d'énergie nucléaire, ils arrêtent de produire de la chaleur et se refroidissent jusqu'à ce que l'atmosphère dense plasma dans leurs intérieurs se fige dans un état solide, et 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.
Crédit : Université de Warwick
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 qu'on découvre 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, cela modifie la composition de l’étoile d’une manière qui peut permettre la formation de cristaux flottants.
Implications pour l’évaluation de l’âge stellaire
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 brillamment 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.
Cette recherche a été soutenue par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), le programme de bourses postdoctorales Banting, le Conseil européen de recherches et l'Institut canadien d'astrophysique théorique (CITA).
Le troisième auteur de l'étude, le Dr Sihao Cheng, est membre postdoctoral de l'Institute for Advanced Study de Princeton, New Jersey, États-Unis.
