Image d'un artiste d'un nain blanc passant devant une étoile naine rouge. Lorsque la naine blanche passe devant son plus grand compagnon, elle se penche et grossit la lumière de l'étoile de fond.
(Image: © NASA / JPL-Caltech)
Les scientifiques ont repéré un `` impossible '' incroyablement étrange étoile naine blanche dans une découverte qui suggère que ces objets sont encore plus communs que suspects - ou que quelque chose d'encore plus étrange se produit.
Les naines blanches sont des noyaux stellaires laissé par des étoiles comme notre soleil. Alors que ces étoiles manquent de carburant, elles perdent leurs couches externes et laissent derrière elles un noyau qui se refroidit pendant des milliards d'années. La masse de la naine blanche est basée sur celle de l'étoile d'origine, qui à son tour reflète son âge.
Ces relations signifient que les chercheurs peuvent utiliser la masse d'une naine blanche pour calculer son âge. Et au cours de la dernière décennie, les astronomes ont découvert une centaine de naines blanches avec des masses si faibles qu'elles semblent plus vieilles que les Un univers vieux de 14,8 milliards d'années.
Jusqu'à présent, les astronomes ont résolu cette énigme en notant que presque tous ces objets se produire avec une étoile compagnon cela pourrait siphonner une partie de la masse du nain blanc, la faisant paraître plus vieille qu'elle ne l'est en réalité. Mais une très petite poignée de ces naines blanches de masse extrêmement faible n'a aucun compagnon à blâmer pour leur changement de masse, ce qui soulève la question de savoir comment ces objets peuvent exister.
Dans de nouvelles recherches, les scientifiques décrivent la découverte d'une naine blanche de très faible masse qui a un compagnon, mais cette étoile est suffisamment éloignée pour ne pas pouvoir voler la masse de la naine blanche. Parce que les chances de repérer une telle paire avec l'instrument utilisé par les scientifiques sont si faibles, la découverte pourrait signifier que les naines blanches «impossibles» sont beaucoup plus courantes qu'on ne l'imaginait auparavant.
"Cette découverte suggère qu'il manque quelque chose dans notre compréhension actuelle de la formation de naines blanches de faible masse et / ou des interactions binaires", a déclaré Kento Masuda, auteur principal d'un nouvel article décrivant la recherche et astronome de l'Université de Princeton, à Space.com par email.
Un puzzle de nain blanc
Masuda et ses collègues ont utilisé les données recueillies par le célèbre instrument de chasse aux planètes de la NASA, le télescope spatial Kepler. Les scientifiques ont trouvé des milliers de planètes et d'exoplanètes dans les données recueillies par Kepler au cours de sa mission principale et prolongée de neuf ans. L'instrument repère des planètes sous forme de plongeons rythmiques dans la luminosité d'une étoile. La gradation est causée par le glissement de la planète entre l'étoile et Kepler, appelé transit.
Mais le télescope spatial a également produit de nombreuses découvertes astronomiques. L'année dernière, Masuda et ses collègues ont remarqué que l'étoile de type G KIC 8145411 brillait régulièrement, une inversion inhabituelle des situations de transit. Si une paire d'étoiles en orbite s'aligne avec la Terre, leur lumière changera lorsqu'une étoile passera devant l'autre. Habituellement, la lumière diminue, car la lumière totale du système est réduite tandis qu'une étoile disparaît à l'arrière.
Cependant, si l'une des étoiles est suffisamment compacte, comme une naine blanche, elle peut courber la lumière de son étoile compagnon lorsqu'elle passe devant, agissant comme une lentille pour agrandir la surface de l'étoile moins dense. Ce phénomène, surnommé auto-microlentille lorsqu'il se produit dans un binaire, entraînerait des impulsions de luminosité.
Les systèmes à lentilles autonomes sont prédits depuis un certain temps, mais les scientifiques n'ont pu repérer une telle paire avant que Kepler ne puisse étudier des milliers de systèmes stellaires simultanément au fil du temps. Le premier système de ce type a été découvert en 2014; depuis lors, quatre autres ont été trouvés, dont le KIC 8145411.
Mais la vraie surprise est venue lorsque Masuda et ses collègues ont transformé le télescope Subaru à Hawaï et le télescope de 1,5 mètre de l'Observatoire Fred Lawrence Whipple en Arizona sur le nouveau système.
Leurs observations de suivi ont révélé que la naine blanche était environ un cinquième de la masse de notre soleil, bien dans la classe des naines blanches de masse extrêmement faible. Mais à la surprise des scientifiques, l'étoile compagnon a orbité trop loin de la naine blanche pour avoir pu obstruer sa masse. Quelque chose d'autre doit être responsable d'un âge apparent si bas pour la naine blanche, ont conclu les scientifiques.
La grosse torsion
Il est possible, ont-ils ajouté, que le nain blanc ne soit pas un nain blanc après tout. Les scientifiques n'ont pu déterminer que la masse de l'objet et qu'elle est relativement petite; l'équipe n'a pas d'estimation de taille ferme. Cette incertitude signifie que l'objet cristallisant l'étoile pourrait en fait être plus dense trou noir ou étoile à neutrons qui emballe la même masse dans moins d'espace. Il existe cependant deux arguments contre une origine plus exotique pour le petit objet.
Premièrement, les naines blanches sont beaucoup plus courantes que les trous noirs ou les étoiles à neutrons, ce qui les rend statistiquement plus susceptibles d'être le mystérieux compagnon. Plus troublant peut-être, les astrophysiciens n'ont pas une bonne explication sur la formation d'une telle étoile à neutrons de faible masse ou trou noir, a déclaré Masuda, et ils n'ont pas non plus repéré de minuscules exemples, contrairement aux naines blanches de masse extrêmement faible.
"J'avoue que cet argument pourrait ne pas être totalement convaincant, étant donné que nous n'avons de toute façon pas une bonne explication sur la formation de cette naine blanche", a-t-il déclaré.
Si la KIC 8145411 orbite avec une naine blanche, cela pourrait inciter les astronomes à revoir ce que nous pensons savoir sur la formation des naines blanches et comment elles se forment. interagir avec des compagnons.
"L'évolution d'une seule étoile ne peut pas expliquer une telle naine blanche [de masse extrêmement faible], donc on a supposé que les interactions avec un binaire proche jouent un rôle important", a déclaré Masuda. "Mais encore une fois, ce scénario d'interaction binaire ne parvient pas à expliquer l'orbite observée du système KIC 8145411, car l'orbite n'est pas aussi proche que nécessaire pour que ce scénario fonctionne. Donc, certaines parties de cette histoire doivent être modifiées - bien que nous ne ' je ne sais pas encore. "
Masuda a déclaré que lui et ses collègues prévoyaient de poursuivre la chasse aux petits nains blancs dans des binaires similaires pour en savoir plus sur leurs propriétés.
"J'espère qu'ils nous aideront à résoudre le casse-tête présenté par le système KIC 8145411 et mèneront à [une] compréhension plus complète des naines blanches dans les binaires", a déclaré Masuda.
La recherche est décrite dans un document publié le 5 août dans The Astrophysical Journal Letters.
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