Les astronomes ont trouvé une naine blanche qui était autrefois deux naines blanches. La paire d'étoiles a fusionné en une seule il y a environ 1,3 milliard d'années. L'étoile résultante, nommée WDJ0551 + 4135, est à environ 150 années-lumière.
Une naine blanche est l'état final des étoiles comme notre Soleil. Une fois qu'ils ont consommé leur combustible nucléaire, ils expulsent leur matière extérieure. Ce qui reste est une collection de matière d'une densité indescriptible, sans fusion. Sa luminosité provient de son énergie thermique stockée.
"Cette star s'est démarquée comme quelque chose que nous n'avions jamais vu auparavant."
Auteur principal Mark Hollands, Université de Warwick.
Cette naine blanche est différente des autres. Normalement, l'atmosphère d'une naine blanche ne contient pas beaucoup de carbone. Mais WDJ0551 + 4135 a une atmosphère avec des niveaux élevés de carbone. Il est également beaucoup plus massif qu'un nain blanc typique.
Ces deux caractéristiques se sont distinguées par les astronomes derrière une nouvelle étude annonçant la découverte. Le chercheur principal de l'étude est le Dr Mark Hollands, du Département de physique de l'Université de Warwick. L'étude est intitulée «Une naine blanche ultra-massive avec une atmosphère mixte hydrogène-carbone comme un résidu de fusion probable». Il est publié dans le numéro du 2 mars de Nature Astronomy.
Avant qu'une étoile ne devienne une naine blanche, elle passe par une phase géante rouge. Si la géante rouge n'a pas assez de masse pour fusionner le carbone, alors le carbone et l'oxygène s'accumuleront dans une masse au centre de l'étoile. Lorsque l'étoile perd ses couches extérieures, elle ne laisse finalement derrière lui qu'un reste, le nain blanc. La plupart des nains sont principalement composés de carbone et d'oxygène, bien qu'il existe d'autres types.
Mais normalement, ce carbone n'est pas visible. Une épaisse couche d'hélium le bloque généralement. Dans leur étude, l'équipe a utilisé le télescope William Herschel pour examiner la naine blanche par spectroscopie. Cela montrait que l'atmosphère avait une teneur en carbone inhabituellement élevée, ce qui ne devrait pas être possible.
«Cette star s'est démarquée comme quelque chose que nous n'avions jamais vu auparavant. Vous pourriez vous attendre à voir une couche externe d'hydrogène, parfois mélangée à de l'hélium, ou juste un mélange d'hélium et de carbone », a déclaré l'auteur principal Hollands dans un communiqué de presse. "Vous ne vous attendez pas à voir cette combinaison d'hydrogène et de carbone en même temps car il devrait y avoir une épaisse couche d'hélium entre les deux qui l'interdit. Quand nous l'avons regardé, cela n'avait aucun sens. "
En termes stellaires, la plupart des naines blanches ne sont pas si massives. Ils sont généralement environ 0,6 fois plus massifs que notre Soleil. Mais WDJ0551 + 4135 est différent. Sa masse est presque le double de celle d'une naine blanche typique, à 1,14 masse solaire. Il est toujours extrêmement compact pour un objet avec autant de masse, tout comme les autres naines blanches. C'est seulement environ les deux tiers du diamètre de la Terre.
Sa vitesse dans l'espace ne correspond pas non plus aux autres naines blanches. Les astronomes utilisent le terme «norme locale de repos» pour décrire le mouvement moyen de la matière dans la Voie lactée. C'est entre 202 et 241 km / s. Mais WDJ0551 + 4135 voyage à 129 ± 5 km.?1 par rapport à la norme locale de repos, beaucoup plus rapide que les autres matières.
Étant donné que les étoiles plus âgées voyagent plus vite que les jeunes alors qu'elles tournent toutes les deux dans la Voie lactée, cette naine blanche doit vieillir. En fait, sa vitesse élevée signifie qu'elle est plus rapide que 99% des autres naines blanches de la galaxie. Dans leur étude, les auteurs disent: «Nous avons constaté que cette vitesse se situait au 99e centile de la distribution de vitesse tridimensionnelle (3D) des naines blanches voisines avec des magnitudes absolues similaires. Parce que la dispersion de la vitesse stellaire augmente avec l'âge du système, la cinématique rapide du WD J0551 + 4135 peut signifier un âge du système beaucoup plus ancien que ce qui est impliqué simplement du refroidissement de la naine blanche. »
Ces trois caractéristiques le distinguent des autres naines blanches: sa vitesse / son âge, sa masse et son carbone visible.
"La seule façon de l'expliquer, c'est s'il a été formé par la fusion de deux nains blancs."
AUTEUR EN CHEF MARK HOLLANDS, UNIVERSITY OF WARWICK.
"Nous avons une composition que nous ne pouvons pas expliquer à travers une évolution stellaire normale, une masse deux fois la moyenne pour une naine blanche et un âge cinématique plus ancien que celui déduit du refroidissement", a déclaré Hollands. "Nous sommes assez sûrs de la façon dont une étoile forme une naine blanche et cela ne devrait pas faire cela. La seule façon de l'expliquer, c'est s'il a été formé par la fusion de deux nains blancs. »
Le nain fusionné est probablement le résultat de milliards d'années d'évolution stellaire dans un système d'étoiles binaires. L'une des étoiles atteint sa phase géante rouge avant son partenaire, et se dilate, enveloppant le partenaire. Alors que la première étoile rétrécit, l'orbite entre les deux se rapproche. Puis la deuxième étoile passe par sa phase géante rouge, se dilatant et enveloppant l'autre.
Cela prend des milliards d'années, mais finalement l'émission d'ondes gravitationnelles fait rétrécir encore plus l'orbite. La fin est en vue, ou le mariage peut-être, et lorsque l'orbite se rétrécit suffisamment, les étoiles fusionnent en une seule.
"Il n'y a pas autant de naines blanches aussi massives, bien qu'il y en ait plus que vous ne le pensez, ce qui implique que certaines d'entre elles ont probablement été formées par des fusions."
AUTEUR EN CHEF MARK HOLLANDS, UNIVERSITY OF WARWICK.
Les astronomes ont prédit l'existence de naines blanches fusionnées, mais celle-ci brise toujours les attentes. Ils prédisent que les fusions devraient se faire entre deux naines blanches de tailles différentes. Mais WDJ0551 + 4135 semble être une fusion entre des nains de taille similaire.
Il y a une limite de masse supérieure pour les naines blanches, même pour une paire qui a fusionné. Si l'objet stellaire résultant est suffisamment massif, il explosera en supernova d'emballement thermique. Les astrophysiciens pensent que la limite est d'environ 1,4 masses solaires, mais ils ne sont pas certains. Il est possible que des objets explosent sous forme de supernovae à moins de 1,4 masses solaires. À 1,14 masse solaire, cette naine blanche aide les astrophysiciens à comprendre la limite de masse supérieure.
Les scientifiques peuvent comprendre l'âge d'un nain blanc en regardant sa température. Les naines blanches ne génèrent pas de chaleur car il n'y a plus de fusion. Ils ressemblent plus à des braises qu'à des étoiles, et en surveillant le refroidissement de l'étoile, ils peuvent déterminer son âge. Mais lorsque deux naines blanches fusionnent, le processus de refroidissement recommence.
Il n'y a aucun moyen précis de déterminer l'âge de celui-ci, et les deux naines blanches peuvent avoir été des naines blanches pendant des milliards d'années avant de fusionner. Pourtant, les chercheurs pensent que la fusion elle-même a eu lieu il y a environ 1,3 milliard d'années.
Les scientifiques n'ont jamais trouvé que quelques naines blanches fusionnées auparavant. Mais c'est la première fois que l'on est identifié par sa composition.
"Il n'y a pas autant de naines blanches aussi massives, bien qu'il y en ait plus que vous ne le pensez, ce qui implique que certaines d'entre elles ont probablement été formées par des fusions", a déclaré Hollands.
"Dans le futur, nous pourrons peut-être utiliser une technique appelée astérosismologie pour en savoir plus sur la composition centrale du nain blanc à partir de ses pulsations stellaires, ce qui serait une méthode indépendante confirmant cette étoile formée par une fusion."
"L'aspect le plus excitant de cette étoile est peut-être qu'elle n'a presque pas explosé en tant que supernova - ces explosions gargantuesques sont vraiment importantes pour cartographier la structure de l'Univers, car elles peuvent être détectées sur de très grandes distances", a déclaré Hollands. «Cependant, il reste beaucoup d'incertitude quant au type de systèmes stellaires qui arrivent au stade de supernova. Aussi étrange que cela puisse paraître, la mesure des propriétés de cette supernova «défaillante» et des sosies futurs nous en dit long sur les voies de l’auto-annihilation thermonucléaire. »
Plus:
- Communiqué de presse: Deux étoiles fusionnées pour former un nain blanc massif
- Étude: Une naine blanche ultra-massive avec une atmosphère mixte hydrogène-carbone comme vestige de fusion probable
- Space Magazine: Bizarre Star pourrait être le résultat de la fusion de deux nains blancs
