Naine blanche
Une naine blanche est une étoile compacte. Leur matière est écrasée. La gravitation a rapproché les atomes et enlevé leurs électrons. La masse d'une naine blanche est similaire à celle du Soleil, mais son volume est similaire à celui de la Terre.
Les naines blanches sont l'état évolutif final de toutes les étoiles dont la masse n'est pas assez élevée pour devenir une étoile à neutrons. Plus de 97 % des étoiles de la Voie lactée deviendront des naines blanches. §1 Après la fin de la durée de vie de la fusion de l'hydrogène d'une étoile de la séquence principale, celle-ci se transformera en une géante rouge qui fusionne l'hélium au carbone et à l'oxygène dans son noyau. Si une géante rouge n'a pas assez de masse pour fusionner le carbone, soit environ 1 milliard de K, du carbone inactif et de l'oxygène s'accumuleront en son centre. Après s'être débarrassée de ses couches extérieures pour former une nébuleuse planétaire, elle laissera derrière elle son noyau, qui est la naine blanche.
La matière d'une naine blanche ne subit plus de réactions de fusion, l'étoile n'a donc plus de source d'énergie. Elle n'est pas soutenue par la chaleur de la fusion contre l'effondrement gravitationnel.
Une étoile comme notre Soleil deviendra une naine blanche quand elle n'aura plus de carburant. Vers la fin de sa vie, elle passera par une étape de géante rouge, puis perdra la plupart de ses gaz, jusqu'à ce que ce qui reste se contracte et devienne une jeune naine blanche.
Image de Sirius A et Sirius B prise par le télescope spatial Hubble. Sirius B, qui est une naine blanche, peut être vu comme une faible pointe de lumière en bas à gauche de la beaucoup plus brillante Sirius A
Les étoiles naines blanches
Histoire
Les naines blanches ont été découvertes au XVIIIe siècle. La première étoile naine blanche, appelée 40 Eridani B, a été découverte le 31 janvier 1783 par William Herschel. p73 Elle fait partie d'un système de trois étoiles appelé 40 Eridani.
Le deuxième nain blanc a été découvert en 1862, mais on a d'abord pensé qu'il s'agissait d'un nain rouge. Il s'agissait d'une petite étoile proche de l'étoile Sirius. Cette étoile compagnon, appelée Sirius B, avait une température de surface d'environ 25 000 kelvins, donc on la considérait comme une étoile chaude. Cependant, Sirius B était environ 10 000 fois plus faible que la primaire, Sirius A. Les scientifiques ont découvert que la masse de Sirius B est presque la même que celle du Soleil. Cela signifie qu'autrefois, Sirius B était une étoile similaire à notre propre Soleil.
En 1917, Adriaan van Maanen a découvert une naine blanche, appelée Van Maanen 2, qui a été la troisième naine blanche à être découverte. C'est la naine blanche la plus proche de la Terre, à l'exception de Sirius B.
Rayonnement et température
Une naine blanche a une faible luminosité (quantité totale de lumière émise) mais un noyau très chaud. Le noyau peut être de 107 K, alors que la surface n'est que de 104 K.
Une naine blanche est très chaude lorsqu'elle se forme, mais comme elle n'a pas de source d'énergie, elle va progressivement rayonner son énergie et se refroidir. Cela signifie que son rayonnement, qui lui donne une couleur bleue ou blanche au départ, diminue avec le temps. Sur une très longue période, une naine blanche va se refroidir à des températures auxquelles elle n'émettra plus de lumière. À moins que la naine blanche ne reçoive de la matière d'une étoile compagnon ou d'une autre source, son rayonnement provient de sa chaleur stockée. Celle-ci n'est pas remplacée.
Les naines blanches se refroidissent lentement pour deux raisons. Elles ont une surface extrêmement petite pour rayonner cette chaleur, donc elles se refroidissent progressivement, restant chaudes pendant longtemps. De plus, elles sont très opaques. La matière dégénérée qui constitue l'essentiel d'une naine blanche arrête la lumière et les autres radiations électromagnétiques, de sorte que les radiations n'emportent pas beaucoup d'énergie.
Finalement, tous les nains blancs se refroidiront en nains noirs, ainsi appelés parce qu'ils n'ont pas l'énergie nécessaire pour créer de la lumière. Il n'existe pas encore de naines noires, car il faut plus de temps que l'âge actuel de l'univers pour qu'une naine blanche se refroidisse. Une naine noire est ce qui restera de l'étoile une fois que toute son énergie (chaleur et lumière) aura été utilisée.
Re-allumage
Les naines blanches peuvent se rallumer et exploser comme des supernovas si elles obtiennent plus de matière. Il y a une masse maximale pour qu'une naine blanche reste stable. C'est ce qu'on appelle la limite de Chandrasekhar.
Un nain pourrait par exemple tirer des matériaux d'une étoile compagnon, les faisant dépasser la limite de Chandrasekhar. La masse supplémentaire déclencherait une réaction de fusion du carbone. Les astronomes pensent que cette réactivation pourrait être la cause des supernovas de type Ia.
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce qu'une naine blanche ?
R : Une naine blanche est une étoile compacte dont la matière a été écrasée par la gravitation et dont les électrons ont été arrachés.
Q : Quelle est la masse d'une naine blanche par rapport à celle du Soleil ?
R : La masse d'une naine blanche est similaire à celle du Soleil, mais son volume est similaire à celui de la Terre.
Q : Quel type d'étoiles deviennent des naines blanches ?
R : Les naines blanches sont l'état final de l'évolution de toutes les étoiles dont la masse n'est pas assez élevée pour devenir une étoile à neutrons. Plus de 97 % des étoiles de la Voie lactée deviendront des naines blanches.
Q : Comment se forme une géante rouge ?
R : À la fin de sa vie de fusion de l'hydrogène, une étoile de la séquence principale se dilate pour former une géante rouge qui fusionne l'hélium en carbone et en oxygène dans son cœur. Si la masse de l'étoile n'est pas suffisante pour fusionner le carbone, du carbone et de l'oxygène inactifs s'accumuleront en son centre.
Q : Que se passe-t-il après que la nébuleuse planétaire s'est débarrassée de ses couches externes ?
R : Après avoir perdu ses couches externes pour former une nébuleuse planétaire, il reste le noyau qui devient la naine blanche.
Q : La matière d'une naine blanche subit-elle des réactions de fusion ?
R : Non, la matière d'une naine blanche ne subit plus de réactions de fusion, il n'y a donc pas de source d'énergie pour elle et elle ne peut pas être soutenue par la chaleur contre l'effondrement gravitationnel.
Q : Comment notre soleil devient-il une naine blanche ?
R : Notre Soleil deviendra une naine blanche lorsqu'il aura épuisé son carburant vers la fin de sa vie ; il passera d'abord par le stade de géante rouge, puis perdra la majeure partie de son gaz jusqu'à ce que ce qui reste se contracte en une jeune naine blanche.
