L’étrange étoile naine blanche a deux visages

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Les astronomes ont fait une découverte unique en son genre – une étoile naine blanche avec deux visages complètement différents.

Les naines blanches sont les restes d’étoiles mortes et brûlées. Notre soleil deviendra une naine blanche autour de nous 5 milliards d’années Après avoir gonflé en une étoile géante rouge, elle souffle sa matière extérieure et, avec seulement le noyau restant, se rétrécit en un reste chauffé à blanc.

La naine blanche nouvellement découverte a deux faces, l’une en hydrogène et l’autre en hélium. Les chercheurs ont nommé l’étoile Janus d’après le dieu romain de la transition à deux visages. Une étude détaillée des résultats est publiée le 19 juillet dans la revue Nature nature.

« La surface de la naine blanche se déplace complètement d’un côté à l’autre », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Ilaria Caiazzo, chercheuse postdoctorale en astronomie à Caltech, dans un communiqué. « Quand je montre les notes aux gens, ils sont abasourdis. »

Les naines blanches sont incroyablement denses, comprimant une masse similaire à notre Soleil en quelque chose d’équivalent à une planète de la taille de la Terre.

Le fort effet gravitationnel lors de la mort d’une étoile signifie que les éléments lourds restants se déplacent vers le centre tandis que les éléments plus légers tels que l’hydrogène ou l’hélium montent vers la couche supérieure. Compte tenu des températures torrides des naines blanches, les plus chaudes ont des atmosphères d’hydrogène. Au fur et à mesure que les étoiles se refroidissent avec le temps, elles ont tendance à avoir des atmosphères d’hélium.

Mais les naines blanches typiques n’ont pas un côté de l’étoile dédié à un élément, et l’autre dominé par l’autre.

Le reste stellaire inhabituel a été détecté pour la première fois par l’installation de transit de Zwicky, située à l’observatoire Palomar de Caltech. Caiazzo a utilisé l’instrument, qui scanne le ciel chaque nuit, pour effectuer une étude récente des naines blanches fortement magnétisées lorsqu’un objet changeant rapidement de luminosité est apparu.

Des observations de suivi ont été faites par Caiazzo et son équipe à l’aide de l’instrument CHIMERA de Palomar, HiPERCAM situé à Gran Telescopio Canarias dans les îles Canaries en Espagne et à l’observatoire WM Keck à Maunakea, Hawaii.

Les trois observatoires ont montré que Janus tournait sur son axe toutes les 15 minutes – et ont montré la nature et la composition de l’étoile double. Les astronomes ont utilisé un spectromètre pour séparer la lumière de la naine blanche en différentes longueurs d’onde, ce qui a révélé la signature chimique de l’hydrogène d’un côté et de l’hélium de l’autre.

L’étoile a une température de 62 540 degrés Fahrenheit (34 726 degrés Celsius), que les chercheurs ont déterminée avec l’aide de l’observatoire Neil Gehrels Swift.

Les chercheurs ne savent pas vraiment pourquoi une étoile a deux côtés très différents. Il est possible que Janus subisse une forme rare d’évolution.

« Pas toutes, mais certaines naines blanches passent de l’hydrogène à l’hélium dominant leur surface », a déclaré Kiazo. « Nous avons peut-être pris une naine blanche en flagrant délit. »

Au fur et à mesure qu’une naine blanche se refroidit, des matériaux plus lourds et plus légers peuvent se mélanger. Au cours de cette transition, il est possible que l’hydrogène se dilue à l’intérieur, permettant à l’hélium de devenir l’élément dominant.

Si cela se produit dans Janus, alors un côté de l’étoile évolue avant l’autre côté.

« Les champs magnétiques autour des corps cosmiques ont tendance à être asymétriques, ou plus forts d’un côté », a déclaré Kaizu. Les champs magnétiques peuvent empêcher le mélange des matériaux. Ainsi, si le champ magnétique est plus fort d’un côté, ce côté aura moins de mélange et donc plus d’hydrogène.  »

Une autre possibilité est que les champs magnétiques modifient la pression et la densité de ces gaz atmosphériques sur Janus.

« Les champs magnétiques peuvent entraîner une baisse des pressions de gaz dans l’atmosphère, ce qui peut permettre à des océans d’hydrogène de se former là où les champs magnétiques sont les plus forts », a déclaré le co-auteur de l’étude, James Fuller, professeur d’astrophysique théorique à Caltech, dans un communiqué. « Nous ne savons pas laquelle de ces théories est correcte, mais nous ne pouvons penser à aucune autre façon d’expliquer les aspects asymétriques sans champs magnétiques. »

L’équipe continuera à rechercher d’autres naines blanches comme Janus en utilisant le Zwicky Transient Facility car l’instrument est « très bon pour trouver des objets étranges », a déclaré Kayazu.