Les naines blanches sont les restes compacts d’étoiles qui ont arrêté leur combustion nucléaire, un sort qui finira par arriver à notre soleil. Ces objets extrêmement denses sont des étoiles dégénérées car leur structure est contre-intuitive : plus ils sont lourds, plus ils sont petits.
Les naines blanches forment souvent des systèmes binaires dans lesquels deux étoiles tournent autour l’une de l’autre. La majorité d'entre eux sont anciens, même selon les normes galactiques, et ont refroidi jusqu'à des températures de surface d'environ 4 000 degrés Kelvin. Cependant, des études récentes ont révélé une classe de systèmes binaires à courte période dans lesquels les étoiles tournent autour les unes des autres plus d'une fois par heure. Contrairement aux modèles théoriques, ces étoiles sont gonflées jusqu'à atteindre deux fois la taille prévue en raison de températures de surface comprises entre 10 000 et 30 000 degrés Kelvin.
Cela a inspiré une équipe de chercheurs, dirigée par Lucy Olivia McNeill de l'Université de Kyoto, à étudier la théorie des marées et à l'utiliser pour prédire l'augmentation de la température des naines blanches sur des orbites binaires de courte période. Les forces de marée déforment souvent les corps célestes sur des orbites binaires, déterminant leur évolution orbitale. L'article est publié dans Le journal d'astrophysique.
« Le réchauffement des marées a réussi à expliquer les températures des Jupiters chauds et leurs propriétés orbitales avec leurs étoiles hôtes. Nous nous sommes donc demandé : dans quelle mesure le chauffage des marées peut-il expliquer les températures des naines blanches dans les binaires à courte période ? » demande McNeill.
Les chercheurs ont construit un cadre théorique prenant en compte l’augmentation de la température des naines blanches dans les binaires à courte période. Ce cadre est complètement généralisé, permettant la prédiction de l'évolution passée et future des températures ainsi que l'évolution orbitale des étoiles naines blanches dans les systèmes binaires.
Les résultats ont révélé que les forces de marée peuvent fortement influencer l’évolution de ces naines blanches. Plus précisément, l’attraction des marées d’une petite naine blanche affecte le chauffage interne de sa compagne plus grande mais moins massive, la faisant gonfler et augmentant sa température de surface à au moins 10 000 degrés Kelvin.
En raison de cette inflation, l’équipe prédit que les naines blanches devraient généralement être deux fois plus grandes que ce que prédit la théorie lorsqu’elles commenceront à interagir ou à transférer de masse. Par conséquent, les binaires naines blanches à courte période peuvent commencer à interagir à des périodes orbitales trois fois plus longues que prévu.
« Nous nous attendions à ce que le réchauffement des marées augmente les températures de ces naines blanches, mais nous avons été surpris de voir à quel point la période orbitale des naines blanches les plus anciennes se réduit lorsque leurs lobes de Roche entrent en contact », explique McNeill.
Les naines blanches dans les systèmes binaires avec des périodes orbitales aussi courtes finiront par interagir et émettre un rayonnement gravitationnel, et on pense qu'elles provoqueront des phénomènes astronomiques comme les supernovae de type Ia et les variables cataclysmiques.
À l’avenir, l’équipe prévoit d’appliquer son cadre à des systèmes binaires avec des naines blanches carbone-oxygène et potentiellement d’en apprendre davantage sur les progéniteurs d’explosion de type Ia, en accordant une attention particulière à la question de savoir si des températures réalistes favorisent ou non le scénario dit de double dégénérescence ou de fusion.
