On pense que les étoiles naines blanches représentent l’état évolutif final des étoiles qui ne sont pas assez massives pour terminer leur vie dans des événements de super ou hyper novae. Également connues sous le nom d' »étoiles dégénérées », les naines blanches sont constituées de matière dégénérée en électrons qui ne produit plus d’énergie de fusion. Au lieu de cela, les naines blanches rayonnent leur énergie thermique stockée sous la forme d’une faible luminosité, mais si lentement que l’Univers n’a pas existé assez longtemps pour que les étoiles naines blanches aient émis toute leur chaleur. Vous trouverez ci-dessous 10 autres faits intéressants sur les étoiles naines blanches que vous ne connaissez peut-être pas.

Les étoiles naines blanches sont relativement rares

Il n’y a que huit étoiles naines blanches connues dans les 100 systèmes stellaires les plus proches de nous, l’étoile naine blanche connue la plus proche de nous étant Sirius B, l’étoile compagnon de Sirius A dans le système binaire Sirius, qui est situé à 8.6 années-lumière dans la constellation du Grand Canis.

Environ 97% de toutes les étoiles de la Voie lactée deviendront des naines blanches

Alors que seulement une dizaine de milliers de naines blanches ont été découvertes, plus de 97% des étoiles de la Voie lactée, y compris le Soleil, ne sont pas assez massives pour devenir autre chose que des naines blanches lorsqu’elles terminent leur vie. Poussé à l’extrême, cela signifie qu’une fois que toutes les étoiles de la Voie lactée auront évolué en naines blanches et se seront suffisamment refroidies pour devenir des naines noires, la Voie lactée deviendra à toutes fins utiles invisible, sauf peut-être pour les quelques étoiles à neutrons qui pourraient survivre à la fois aux naines blanches et à la dispersion de la galaxie.

Presque toutes les étoiles naines blanches ont la même masse

Alors que les étoiles naines blanches se situent dans une large gamme de masses, allant d’aussi peu que 0,17 à jusqu’à 1,3 fois la masse du Soleil, la plupart des naines blanches pèsent entre 50% et 70% de la masse du Soleil, avec une moyenne d’environ 60%. En pratique, cela signifie que si les naines blanches sont généralement aussi grosses que la Terre, elles sont en général aussi massives que le Soleil, ce qui signifie que la densité des naines blanches peut être jusqu’à 1 million de fois supérieure à celle du Soleil. Cela signifie à son tour que 1 cm cube d’une naine blanche peut peser autant qu’une tonne métrique, seuls les trous noirs, les étoiles à neutrons et peut-être les étoiles à quarks étant plus denses.

Les étoiles naines blanches ne peuvent pas dépasser 1.4 masses solaires

En raison de la nature de la pression de dégénérescence, qui est ce qui soutient une naine blanche contre l’effondrement gravitationnel en étoile à neutrons, une naine blanche ne peut jamais dépasser 1,4 masse solaire, une limite connue sous le nom de « limite de Chandrasekhar », d’après l’astronome indien qui a calculé cette limite pour la première fois en 1930. Toutefois, ce chiffre suppose que l’étoile n’est pas en rotation, mais si c’est le cas, la limite augmente légèrement. Néanmoins, dans les cas où une naine blanche tourne de manière non uniforme et où la viscosité de l’étoile n’est pas prise en compte, il n’y a pas de limite de masse supérieure à laquelle une naine blanche (hypothétique) peut être en équilibre hydrostatique.

Les étoiles naines blanches se refroidissent plus lentement en vieillissant

Des études ont montré que, puisque les étoiles naines blanches ne produisent pas d’énergie pour remplacer la chaleur perdue par rayonnement, la vitesse à laquelle ces étoiles se refroidissent ralentit en vieillissant. L’exemple suivant illustre ce point : une naine blanche d’une masse de 0,59 fois celle du Soleil, dotée d’une atmosphère d’hélium et d’une température de surface de 8 000 K, mettra environ 1,5 milliard d’années à se refroidir jusqu’à 7 140 K. Le refroidissement de 500 K supplémentaires prendra environ 1,5 milliard d’années. Le refroidissement d’un autre 500K prendra environ 0,3 milliard d’années, tandis que le refroidissement à 6 000K, puis à un autre 500K prendra respectivement 0,4 milliard et 1,1 milliard d’années.

Les étoiles naines blanches ont des atmosphères

Des études spectroscopiques ont révélé qu’une grande partie de la luminosité d’une étoile naine blanche provient de son atmosphère, qui peut être constituée d’hydrogène ou d’hélium. Si les deux éléments sont généralement présents dans l’atmosphère d’une naine blanche, l’un d’eux prédomine toujours par un facteur d’au moins 1 000 par rapport à tous les autres éléments de l’atmosphère stellaire. La plupart des chercheurs s’accordent à dire que c’est le résultat d’un processus dans lequel la gravité sépare les éléments de l’atmosphère, les molécules les plus massives s’accumulant à la surface ou près de la surface de l’étoile, les éléments plus légers s’empilant sur cette couche dans l’ordre de leur masse. Dans le cas d’atmosphères riches en hydrogène, la masse totale du composant hydrogène peut être aussi massive que 1/10 000e de la masse totale des étoiles.

Certaines étoiles naines blanches sont riches en métaux

Le fait que les spectres de certaines étoiles naines blanches présentent de fortes raies métalliques a surpris les astronomes, car ces éléments lourds auraient dû graviter vers le cœur de l’étoile peu après sa formation. Bien qu’il n’y ait aucune certitude quant à l’origine des métaux dans certains spectres, on pense que dans le cas de la naine blanche désignée Ton 345 au moins, les abondances métalliques dans son spectre proviennent des restes d’une planète qui a été détruite par l’étoile progénitrice pendant sa phase de branche géante asymptotique.

Les étoiles naines blanches survivront à leurs galaxies hôtes

Bien que les étoiles naines blanches soient considérées comme stables après leur formation, elles finiront par se refroidir pour devenir des naines noires froides. Cependant, en raison de l’opacité, ou de la résistance de leurs couches externes au rayonnement, on estime que les naines blanches mettront environ 1034-1035 ans pour atteindre cet état. Cette durée de vie excessivement longue est basée sur la durée de vie connue des protons, qui est beaucoup plus longue que ce qu’il faudra aux galaxies pour se disperser, ou « s’évaporer », processus qui devrait être achevé en seulement 1019 à 1020 ans.

Certaines étoiles naines blanches accueillent des planètes

Bien qu’il y ait un certain débat sur la façon dont les planètes peuvent se former autour des naines blanches, de nombreuses naines blanches sont néanmoins en orbite soit par des planètes, comme dans le cas de deux planètes circumbinaires autour d’un curieux système binaire naine blanche/naine rouge désigné NN Serpentis, soit par des disques denses de poussière/débris. La plupart des chercheurs souscrivent à la théorie selon laquelle les planètes orbitant autour des naines blanches sont les restes de planètes qui ont été détruites par la création de la naine blanche, comme cela se produit lorsque notre Soleil gonfle pendant sa phase de géante rouge. Dans notre cas, la Terre pourrait finir comme un corps rocheux en désintégration orbitant autour du Soleil dans sa phase de naine blanche.

Les étoiles naines blanches peuvent exploser plusieurs fois, et pourtant survivre

Alors que certains processus peuvent détruire une étoile naine blanche dans une explosion de supernova, de nombreuses étoiles naines blanches survivent à des explosions thermonucléaires répétées, mais moins cataclysmiques, de la matière riche en hydrogène accrétée sur leurs surfaces. À condition que le noyau de l’étoile reste intact, une naine blanche peut survivre à autant d’explosions à sa surface qu’il en faut pour épuiser la source de matière en chute.