Des milliers d’étoiles de la Voie Lactée sont maintenant des boules de cristal

Les observations du satellite Gaia ont confirmé un processus supposé il y a 50 ans : les noyaux des naines blanches se cristallisent, dans une transformation qui affectera également le Soleil dans 10 milliards d’années.

Les derniers vestiges d’étoiles, ce qui reste des plus anciennes étoiles de l’Univers, se transforment en cristaux à la fin de leur vie : cette phase de transition était déjà supposée il y a cinquante ans, mais maintenant un groupe de scientifiques britanniques ont trouvé des preuves directes, et pensent que notre galaxie est pleine de ces « joyaux ».

DURCI PAR L’ÂGE

L’analyse des résidus d’étoiles similaires au Soleil – les naines blanches – réalisée avec le satellite ESA Gaia, montre que les plus anciennes, c’est-à-dire les plus avancées dans le processus qui les  » éteint  » progressivement, possèdent désormais un noyau solide d’oxygène et de carbone : résultat d’un passage de phase – terme qui décrit des phénomènes également très courants, comme la transition qui transforme l’eau en glace (mais les températures sont évidemment très différentes dans les étoiles).

Puisque le processus de cristallisation implique une libération anormale de chaleur, et puisque la baisse progressive de température est utilisée pour estimer l’âge des naines blanches, on pense que les naines blanches étudiées jusqu’à présent pourraient être plus âgées que nous le pensions. Les recherches menées par Pier-Emmanuel Tremblay, physicien de l’Université de Warwick (Royaume-Uni), viennent d’être publiées dans Nature.

Les naines blanches sont des noyaux résiduels de géants rouges (la deuxième étape de l’évolution stellaire, à laquelle notre Soleil est également destiné), après qu’ils aient dissipé toutes les couches extérieures, et ont lancé un processus de refroidissement graduel qui dure des milliards d’années.

Leur cycle de transformations étant aujourd’hui bien connu, les naines blanches sont utilisées comme « horloges cosmiques », pour estimer l’âge des étoiles proches avec une bonne précision.

Des scientifiques britanniques ont sélectionné quinze mille naines blanches dans un rayon de 300 années-lumière de la Terre et ont analysé leur luminosité et leur couleur avec les instruments du satellite GAIA, de l’Agence spatiale européenne, qui réalise actuellement un projet de cartographie 3D sans précédent des étoiles de la Voie lactée. Les données ont montré la présence d’un bon nombre de nains blancs qui ne correspondaient pas aux paramètres connus de masse et d’âge stellaire, pour une anomalie de température.

COMME IL EST PRÉVU. Lorsque ces valeurs anomales ont été comparées aux modèles sur l’évolution des étoiles, on a compris que les étoiles en question appartiennent à un groupe théorisé il y a cinquante ans : il s’agit de naines blanches qui ont achevé la phase de cristallisation du noyau.

La cristallisation est un processus de transition vers l’état solide, au cours duquel les atomes forment une structure ordonnée. Les pressions extrêmes dans les noyaux nains blancs séparent les électrons atomiques en laissant des noyaux fluides et chargés positivement entourés d’un gaz chargé électriquement. Lorsque le noyau refroidit jusqu’à 10 millions de degrés, l’énergie excédentaire est libérée ; le noyau se solidifie en formant un cœur métallique renforcé en carbone.

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