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Posté par Adrien le Samedi 24/10/2015 à 00:00
Il pleut des astéroïdes... sur une naine blanche

Vue d'artiste de la désintégration d'un corps céleste rocheux en orbite autour de la naine blanche WD 1145+017 (en bleu). Photo: CFA, Mark A. Garlick / markgarlick.com.
Une équipe internationale d'astronomes a annoncé la découverte d'un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une...) céleste rocheux de grande taille qui se désagrège et tourbillonne dans une spirale (En mathématiques, une spirale est une courbe qui commence en un point central puis s'en éloigne de plus en plus, en même temps qu'elle tourne autour.) funeste autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit...) d'une étoile naine blanche.

La découverte confirme une théorie de longue date sur les sources de pollution (La pollution est définie comme ce qui rend un milieu malsain. La définition varie selon le contexte, selon le milieu considéré et selon ce que l'on peut entendre par malsain [1].) des atmosphères de naines blanches par des métaux.

«C'est tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) simplement incroyable et personne n'avait encore observé ce phénomène à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les...)», a déclaré Andrew Vanderburg, premier auteur de la découverte et chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont diversifiés et...) au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CFA) aux États-Unis. «Nous assistons à la destruction d'un système solaire en direct», a ajouté son collègue Patrick Dufour, professeur au Département de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de la...) de l'Université de Montréal et chercheur à l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques....) sur les exoplanètes (iREx).

Les variations de luminosité de la naine blanche WD 1145+017, située à environ 570 années-lumière de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre planètes...) dans la constellation (Une constellation est un ensemble d'étoiles dont les projections sur la voûte céleste sont suffisamment proches pour qu'une civilisation les relie par des lignes imaginaires, traçant ainsi...) de la Vierge, ont intrigué l'équipe d'astrophysiciens dirigée par Andrew Vanderburg. Grâce aux données du télescope spatial Kepler, dont l'objectif est d'observer les variations infimes de l'éclat d'une étoile causées par des éclipses dues à la présence d'objets en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) autour de cette dernière, l'équipe a pu mettre en évidence la présence de plusieurs corps célestes rocheux. Ces corps sont probablement des morceaux d'un astéroïde en train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de plusieurs voitures (pour transporter des personnes) et/ou de plusieurs wagons (pour transporter des marchandises), et...) de se désagréger et orbitant autour de WD 1145+017 à une distance de 800 000 kilomètres environ (à peine un peu plus de deux fois la distance Terre-Lune), éclipsant leur étoile toutes les quatre heures (L'heure est une unité de mesure  :) et demie.

L'équipe a raffiné son analyse en faisant des observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...) supplémentaires à partir d'un certain nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de télescopes basés au sol. En combinant toutes ces données, elle a pu mettre au jour les signatures d'autres fragments de cet astéroïde, tous ces fragments éclipsant la lumière de la naine blanche dans les mêmes intervalles de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.). La particularité de ces éclipses provient de la forte atténuation de la lumière de la naine blanche (jusqu'à 40 %), tout à fait exceptionnelle. De plus, la modélisation de la forme du signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes...) provenant de l'éclipse, réalisée par le professeur Dufour, révèle que cet objet céleste pourrait ressembler à une comète. Ces deux résultats laissent alors supposer la présence d'un nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un...) étendu de poussière entourant les fragments de cet astéroïde dont la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la...) et la taille seraient proches de celles de Cérès, le plus grand astéroïde dans notre système solaire (1000 kilomètres de diamètre environ).

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C'est grâce aux travaux de modélisation de Patrick Dufour que l'équipe a pu déduire la présence et la nature du corps céleste de ces données. En effet, les chercheurs se sont efforcés de caractériser la naine blanche, autour de laquelle cet objet est en orbite, et son atmosphère.

Pour déduire la présence et la nature du corps céleste de ces données, les chercheurs se sont efforcés de caractériser la naine blanche autour de laquelle cet objet est en orbite.

Les naines blanches sont des étoiles «mortes» dont le coeur ne produit plus d'énergie par des réactions thermonucléaires. Ce sont des objets astronomiques très compacts dont le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de gravité à leur surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec...) est plus de 100 000 fois supérieur à celui de la Terre ! Les éléments chimiques les plus lourds (tels le carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.), le magnésium, le silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.), le fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la vie quotidienne, sous forme...), etc.) coulent donc rapidement vers le centre de l'étoile alors que l'hydrogène et l'hélium, les deux éléments les plus légers, auront tendance à «flotter» à sa surface. C'est ce qui explique que la très grande majorité des naines blanches connues possèdent une atmosphère très pure en hydrogène ou en hélium. Pourtant, il arrive que les chercheurs trouvent des traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur internet...) de ces éléments lourds appelés communément métaux, dans l'atmosphère des naines blanches. Par quels mécanismes ces éléments lourds se retrouvent-ils à la surface de la naine blanche ?

WD 1145+017 est une naine blanche qui souffre de son environnent. La source principale des métaux présents dans son atmosphère ne vient pas de son coeur, mais plutôt de la présence d'une multitude de corps rocheux, qui perdent à chaque rotation autour de l'orbite de l'étoile une partie de leur poussière, ainsi que du disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet —...) de débris en orbite lui aussi. Bref, nous assistons à la chute rapide d'un astéroïde - disloqué en morceaux vers la naine blanche, annonçant sa destruction proche !

«Il existe maintenant un lien direct entre la pollution de l'atmosphère des naines blanches par des métaux et l'évolution et la destruction des planètes mineures telluriques», a mentionné Andrew Vanderburg.

Les travaux de modélisation du professeur Dufour sur WD 1145+017 ont également permis de déterminer la composition chimique de la poussière d'astéroïde qui s'est déposée à la surface de l'étoile.

«C'est très analogue à la Terre. L'étude de tels objets pourra nous en apprendre beaucoup sur la formation et la composition de planètes rocheuses autour d'autres étoiles», a ajouté M. Dufour.

Une question reste en suspens : quelle est l'origine de ces corps rocheux près de la naine blanche ? Un scénario probable serait possiblement qu'une planète rocheuse soit devenue instable sur son orbite, qu'elle ait plongé vers la naine blanche et se soit désagrégée. Une chose est sûre, ce phénomène, tout à fait hors du commun, sera de courte durée. Les restes rocheux se vaporiseront dans la couronne très chaude de WD 1145+017 ou seront soumis à la forte gravité de celle-ci. Dans quelques millions d'années tout au plus, les astrophysiciens n'y verront plus que du feu (Le feu est la production d'une flamme par une réaction chimique exothermique d'oxydation appelée combustion.)...

La découverte a été publiée le 22 octobre 2015 dans la revue Nature.

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Source: Université de Montréal