Dans un processus qui ne ressemble pas au vieillissement humain, la plupart des stars qui entrent dans le dernier chapitre de leur vie ont tendance à rétrécir, à se rétrécir et à blanchir lentement. Les astronomes appellent ces enveloppes froides et denses d'étoiles autrefois puissantes des naines blanches et, contrairement aux humains, leur pointage peut durer des milliards d'années.
Pendant ce temps, les étoiles avec des masses comprises entre environ un dixième et huit fois la masse de notre soleil brûlent la dernière de leur énergie nucléaire, perdent leurs couches externes enflammées et diminuent en noyaux ultracompacts qui emballent environ une masse de soleil sur une planète paquet de taille. Bien que cela puisse ressembler à une fin peu glorieuse pour une étoile, une nouvelle étude publiée aujourd'hui (9 janvier) dans la revue Nature postule que la naine blanche peut être juste le début d'une belle nouvelle métamorphose.
Dans une étude sur plus de 15000 naines blanches connues autour de la Voie lactée, une équipe d'astronomes de l'Université de Warwick au Royaume-Uni a conclu que les étoiles mourantes ne font pas que disparaître - elles se transforment d'abord en orbes de cristal lumineux.
"Toutes les naines blanches se cristalliseront à un moment donné de leur évolution", a déclaré Pier-Emmanuel Tremblay, auteur principal de l'étude, astrophysicien à l'Université de Warwick, dans un communiqué. "Cela signifie que des milliards de naines blanches dans notre galaxie ont déjà terminé le processus et sont essentiellement des sphères cristallines dans le ciel."
Si cela est exact, le soleil de la Terre lui-même - ainsi que 97% des étoiles de la Voie lactée - sont également destinés à mettre fin à leurs jours sous la forme d'orbes de cristal scintillant à travers le cosmos.
Gaia dans le ciel avec des cristaux
Pour leur nouvelle étude, Tremblay et ses collègues ont utilisé les observations du satellite Gaia de l'Agence spatiale européenne pour analyser la luminosité et les couleurs d'environ 15 000 naines blanches connues situées à moins de 300 années-lumière de la Terre. Ils ont vu qu'un excès d'étoiles semblait partager les mêmes luminosités et couleurs, indépendamment de la taille et de l'âge des étoiles.
L'apparence uniforme de ces étoiles suggérait que les nains avaient atteint une sorte de phase fixe dans leur développement, et une qui pourrait s'étendre sur des milliards d'années. En utilisant des modèles d'évolution des étoiles, les chercheurs ont déterminé que ces nains avaient tous atteint une phase où la chaleur latente était libérée de leurs noyaux en grande quantité, ralentissant considérablement leur refroidissement. Et quand une naine blanche refroidit suffisamment, écrivent les auteurs, le liquide en fusion à son noyau commence à se solidifier - en d'autres termes, l'étoile commence à se transformer en cristal.
Selon Tremblay, cette étude fournit «la première preuve directe que les naines blanches se cristallisent», soutenant finalement une hypothèse émise par les scientifiques il y a 50 ans. Si ces résultats sont effectivement exacts, ils pourraient donner aux scientifiques une raison de repenser la façon dont ils datent les objets célestes. Parce qu'il peut falloir à une étoile plusieurs milliards d'années pour atteindre le statut de naine blanche, les astronomes utilisent souvent ces hommes d'État stellaires plus âgés pour trouver des plages de dates pour les galaxies et autres corps célestes dans le voisinage d'un nain donné.
Selon la nouvelle étude, cependant, la chaleur dégagée pendant la phase de cristallisation d'une naine blanche pourrait ralentir le refroidissement de l'étoile de près de 2 milliards d'années. Si tel est le cas, les naines blanches connues peuvent avoir des milliards d'années de plus que prévu. Cela complique une chronologie déjà mystérieuse; les scientifiques ne savent pas exactement combien de temps une étoile mourante peut rester une naine blanche avant de cesser d'émettre de la lumière et de la chaleur, devenant ainsi ce que certains chercheurs appellent une "naine noire". Ce point final théorique de l'évolution stellaire n'a jamais été observé, car les scientifiques pensent qu'il pourrait prendre un quadrillion d'étoiles d'années pour atteindre cet état. À un âge nubile de 13,8 milliards d'années, notre univers est beaucoup trop jeune pour accueillir de tels soleils âgés.
Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour que les scientifiques comprennent mieux la vie et la mort des étoiles et affinent leurs méthodes de datation cosmique. Heureusement, grâce aux nombreuses observations du satellite Gaia, il y a un nombre sans précédent de naines blanches connues qui ne demandent qu'à partager le récit de leur longue, longue vie.
"Avant Gaia, nous avions 100 à 200 naines blanches avec des distances et des luminosités précises", a déclaré Tremblay. "Maintenant, nous en avons 200 000."
