Des astronomes russes et étrangers ont découvert une étoile «carbone» extrêmement inhabituelle dans la constellation de Cassiopée, née il y a plusieurs dizaines de milliers d'années à la suite de la fusion de grandes naines blanches. Dans un proche avenir, il explosera et se transformera en pulsar, selon un article de la revue Nature Astronomy.
Les naines blanches sont les restes de vieilles étoiles "brûlées" de petite masse, dépourvues de leurs propres sources d'énergie. Les naines blanches apparaissent au stade final de l'évolution des étoiles avec une masse ne dépassant pas la masse solaire de plus de 10 fois. Finalement, notre étoile se transformera également en une naine blanche.
Les astrophysiciens s'intéressent à ces «étoiles mortes» pour plusieurs raisons. Premièrement, ce sont les ancêtres des supernovae de type I, qui permettent des estimations très précises des distances dans l'espace. Deuxièmement, ils sont constitués de matière superdense exotique, dont les propriétés et la structure n'ont pas encore pleinement compris.
La réponse à cette question est importante car elle détermine ce qui doit se passer lorsque les naines blanches fusionnent. Maintenant, les scientifiques pensent que si la masse combinée de deux luminaires âgés dépasse la soi-disant limite de Chandrasekhar, qui est 1,4 fois la masse du Soleil, le produit de leur fusion devient instable et se transforme en un type d'objet différent.
En fonction de la vitesse et d'autres paramètres de la fusion, ce processus peut générer à la fois une puissante explosion thermonucléaire, une supernova du premier type, et conduire à la formation d'une étoile à neutrons.
Pendant longtemps, les scientifiques ont cru que la fusion de toutes les grandes naines blanches, dont la masse dépasse considérablement la limite de Chandrasekhar, se terminait presque certainement par une explosion de supernova. La croyance en cette idée a été brisée en 2003 lorsque des astronomes des États-Unis et du Canada ont enregistré un flash extrêmement inhabituel dans le ciel. Elle avait toutes les caractéristiques d'une supernova du premier type, mais en même temps, elle était générée par un objet dont la masse dépassait la masse solaire au moins deux fois.
Sa découverte a suscité beaucoup de controverses, car les théories qui existaient à l'époque ne pouvaient pas expliquer le mécanisme de sa naissance, et l'existence même d'une telle épidémie contredisait l'idée bien établie que toutes les supernovae du premier type ont le même pouvoir et d'autres propriétés liées à la limite de Chandrasekhar.
Gvaramadze et ses collègues ont découvert une étoile très inhabituelle, dont l'existence soutient l'une des explications de la façon dont l'éclatement de 2003 et plusieurs autres supernovae anormalement puissantes enregistrées dans les années suivantes auraient pu se produire.
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Au départ, comme l'expliquent les astronomes, ils ne recherchaient pas des naines blanches et des traces de leurs collisions, mais des nébuleuses qui surgissent à proximité de grandes étoiles âgées dans les derniers stades de leur vie. Pour ce faire, les scientifiques ont étudié des images du ciel nocturne prises par le télescope orbital infrarouge WISE et d'autres observatoires de ce type.
Leur attention a été attirée par une petite nébuleuse J005311, située à environ 10 mille ans de nous en direction de la constellation de Cassiopée. Lorsque Gvaramadze et son équipe ont essayé de trouver l'étoile mère à l'aide du télescope BTA à l'Observatoire spécial d'astrophysique de Nizhny Arkhyz, ils ont été surpris.
Au centre de cette nébuleuse vivait une étoile extrêmement inhabituelle, ressemblant extérieurement aux étoiles dites Wolf-Rayet, les étoiles les plus agitées et les plus éphémères de l'univers. Comme ses prétendus «cousins», l'étoile au centre de J005311 était incroyablement chaude - sa température de surface dépassait 200 000 Kelvin. Dans le même temps, elle a jeté d'énormes quantités de gaz dans l'environnement, l'accélérant à 16 000 kilomètres par seconde, soit 5% de la vitesse de la lumière.
D'un autre côté, il était environ quatre fois plus faible que même les étoiles Wolf-Rayet les plus modestes, mais son spectre était complètement différent de celui des formes les plus actives de ces étoiles. De plus, son intérieur était presque entièrement composé de deux éléments - l'oxygène et le carbone, et l'hydrogène et l'hélium étaient complètement absents à l'intérieur du J005311 et dans son carénage à gaz.
Ces incohérences ont amené les scientifiques à se demander comment un tel objet est apparu. En se référant au célèbre diagramme Hertzsprung-Russell, les astronomes russes et étrangers ont remarqué que les étoiles formées à la suite de la fusion de grandes naines blanches devraient avoir des propriétés similaires.
Les théoriciens, comme le notent les chercheurs, ont depuis longtemps prédit l'existence de tels objets, dont la masse est nettement supérieure à la limite de Chandrasekhar, mais jusqu'à présent personne ne les a trouvés.
Comme le montrent ces calculs, de tels objets super-lourds peuvent se former si les entrailles des naines blanches sont chauffées assez rapidement lors de leur fusion. Dans ce cas, le carbone aura le temps de "s'enflammer" dans les entrailles de la nouvelle étoile avant même qu'elle ne soit fortement comprimée.
Cela arrêtera l'explosion thermonucléaire, générera une petite nébuleuse d'oxygène et de néon incandescents, et à l'intérieur apparaîtra un objet superhot unique qui vivra plusieurs dizaines de milliers d'années. Une fois que l'étoile «renaissante» a épuisé toutes ses réserves de carbone et d'oxygène, elle se contractera encore plus, conduisant à la naissance d'une supernova faible et d'une petite étoile à neutrons.
Comme le montrent les calculs de Gvaramadze et de ses collègues, cela devrait se produire dans un avenir très proche. J005311 a maintenant environ 16 mille ans, ce qui signifie qu'il est dans les dernières étapes de sa «nouvelle vie». Il est possible que l'humanité soit témoin de cet événement capital, concluent les scientifiques.
