Crédit d'image: NRAO
Les astronomes qui utilisent le radiotélescope Very Large Array (VLA) de la National Science Foundation profitent d'une occasion unique pour regarder une vieille étoile se remettre soudainement dans une nouvelle activité après la fin de sa vie normale. Leurs résultats surprenants les ont forcés à changer leurs idées sur la façon dont une telle vieille étoile naine blanche peut rallumer son four nucléaire pour une dernière explosion d'énergie.
Les simulations par ordinateur avaient prédit une série d'événements qui suivraient une telle ré-inflammation des réactions de fusion, mais l'étoile n'a pas suivi le script - les événements se sont déplacés 100 fois plus rapidement que les simulations ne l'avaient prédit.
«Nous avons maintenant produit un nouveau modèle théorique sur le fonctionnement de ce processus, et les observations de VLA ont fourni les premières preuves à l'appui de notre nouveau modèle», a déclaré Albert Zijlstra, de l'Université de Manchester au Royaume-Uni. Zijlstra et ses collègues ont présenté leurs conclusions dans le numéro du 8 avril de la revue Science.
Les astronomes ont étudié une étoile connue sous le nom de V4334 Sgr, dans la constellation du Sagittaire. Il est mieux connu sous le nom d '«objet Sakurai», d'après l'astronome amateur japonais Yukio Sakurai, qui l'a découvert le 20 février 1996, lorsqu'il a soudainement éclaté dans une nouvelle luminosité. Au début, les astronomes pensaient que l'explosion était une explosion de nova commune, mais une étude plus approfondie a montré que l'objet de Sakurai était tout sauf commun.
L'étoile est une vieille naine blanche qui n'avait plus de carburant d'hydrogène pour les réactions de fusion nucléaire dans son cœur. Les astronomes pensent que certaines de ces étoiles peuvent subir une explosion finale de fusion dans une coquille d'hélium qui entoure un noyau de noyaux plus lourds tels que le carbone et l'oxygène. Cependant, l'explosion de l'objet de Sakurai est la première explosion de ce type observée à l'époque moderne. Les explosions stellaires observées en 1670 et 1918 peuvent avoir été provoquées par le même phénomène.
Les astronomes s'attendent à ce que le Soleil devienne une naine blanche dans environ cinq milliards d'années. Une naine blanche est un noyau dense laissé après la fin de la vie normale d'une étoile, propulsée par la fusion. Une cuillère à café de nain blanc pèserait environ 10 tonnes. Les naines blanches peuvent avoir des masses jusqu'à 1,4 fois supérieures à celles du Soleil; les plus grandes étoiles s'effondrent à la fin de leur vie en étoiles à neutrons encore plus denses ou en trous noirs.
Les simulations informatiques ont indiqué que la convection provoquée par la chaleur (ou «ébullition») amènerait l'hydrogène de l'enveloppe extérieure de l'étoile vers le bas dans la coquille d'hélium, entraînant un bref éclair de nouvelle fusion nucléaire. Cela entraînerait une augmentation soudaine de la luminosité. Les modèles informatiques originaux suggéraient une séquence d'événements observables qui se produiraient sur quelques centaines d'années.
"L'objet de Sakurai a traversé les premières phases de cette séquence en quelques années - 100 fois plus vite que prévu - nous avons donc dû réviser nos modèles", a déclaré Zijlstra.
Les modèles révisés prévoyaient que l'étoile devrait se réchauffer rapidement et commencer à ioniser les gaz dans sa région environnante. "C'est ce que nous voyons maintenant dans nos dernières observations VLA", a déclaré Zijlstra.
"Il est important de comprendre ce processus. L'objet de Sakurai a éjecté une grande quantité de carbone de son noyau interne dans l'espace, à la fois sous forme de grains de gaz et de poussière. Celles-ci trouveront leur chemin dans des régions de l'espace où de nouvelles étoiles se forment et les grains de poussière peuvent être incorporés dans de nouvelles planètes. Certains grains de carbone trouvés dans une météorite présentent des rapports isotopiques identiques à ceux trouvés dans l’objet de Sakurai, et nous pensons qu’ils peuvent provenir d’un tel événement. Nos résultats suggèrent que cette source de carbone cosmique pourrait être beaucoup plus importante que nous ne le pensions auparavant », a ajouté Zijlstra.
Les scientifiques continuent d’observer l’objet de Sakurai pour profiter de la rare occasion de se renseigner sur le processus de rallumage. Ils font de nouvelles observations VLA ce mois-ci. Leurs nouveaux modèles prédisent que l'étoile chauffera très rapidement, puis refroidira lentement à nouveau, se refroidissant à sa température actuelle vers l'an 2200. Ils pensent qu'il y aura encore un épisode de réchauffement avant de commencer son refroidissement final dans une cendre stellaire.
Zijlstra a travaillé avec Marcin Hajduk de l'Université de Manchester et de l'Université Nikolaus Copernicus, Torun, Pologne; Laboratoire national Falk Herwig de Los Alamos; Peter A.M. van Hoof de Queen’s University à Belfast et de l’Observatoire royal de Belgique; Florian Kerber de l'Observatoire européen austral en Allemagne; Stefan Kimeswenger de l'Université d'Innsbruck, Autriche; Don Pollacco de Queen’s University à Belfast; Aneurin Evans de l'Université Keele dans le Staffordshire, Royaume-Uni; Jose Lopez de l'Université nationale autonome du Mexique à Ensenada; Myfanwy Bryce de Jodrell Bank Observatory au Royaume-Uni; Stewart P.S. Eyres de l'Université de Central Lancashire au Royaume-Uni; et Mikako Matsuura de l'Université de Manchester.
L'Observatoire national de radioastronomie est un établissement de la National Science Foundation, exploité en vertu d'un accord de coopération par Associated Universities, Inc.
Source originale: Communiqué de presse de l'ORANO
