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Posté par Michel le Mardi 06/12/2005 à 00:00
Découverte de la plus stable horloge optique céleste
A la suite d'une surveillance de plus de 30 ans, des astronomes de l'Observatoire McDonald au Texas ont découvert une étoile naine blanche dont les variations de l'intensité lumineuse sont les plus régulières jamais détectées. Cette découverte a également des implications dans les théories évolutives des étoiles et sur la détection d'exoplanètes.


G117-B15A

G117-B15A est une étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.) naine blanche âgée de 400 millions d'années. Située 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 une figure sur la voûte...) du Petit Lion (Le lion (Panthera leo) est un mammifère carnivore de la famille des félidés du genre Panthera (félins). Il est surnommé « le roi des animaux » car sa crinière lui donne un aspect...), ses impulsions lumineuses sont si régulières qu'elles ne varient que d'une seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde d'arc est une mesure d'angle plan. La seconde...) en 8.9 millions d'années. Ces impulsions sont plus précises et beaucoup plus stables que les tops d'une horloge atomique.

Certains scientifiques pensent que les "pulsars-milliseconde" sont de meilleurs "gardiens du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.)" que G117. Pour l'astronome (Un astronome est un scientifique spécialisé dans l'étude de l'astronomie.) S.O. Kepler qui l'a découverte, ce n'est pas vraiment exact. Les pulsars-milliseconde sont les noyaux en rotation de débris d'étoiles massives qui ont explosé en supernovae. Ils balayent 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...) de leurs ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) radio et rayons X comme des balises régulières et agissent comme des horloges extrêmement précises. Mais s'il est vrai que certains pulsars sont en quelque sorte plus précis que G117, leurs horloges ne sont pas aussi stables car leur exactitude se dégrade plus rapidement dans le temps, selon Kepler.


Pulsar-milliseconde

Vie et mort (La mort est l'état définitif d'un organisme biologique qui cesse de vivre (même si on a pu parler de la mort dans un sens cosmique plus général, incluant par exemple la mort des étoiles). Chez les...) des étoiles

En tant qu'étoile naine blanche, G117 est le cadavre (Le cadavre est ce qui reste du corps d'un organisme vivant humain ou animal dans la période qui suit la mort. On parle aussi de dépouille mortelle pour le corps...) d'une étoile semblable à notre Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type...) qui a épuisé son carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.) nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) et a expulsé ses couches gazeuses externes de sorte que seul le noyau subsiste. Ce noyau mort se refroidit lentement sur des milliards d'années.

La mesure du rythme de ce refroidissement permet de mieux comprendre comment les étoiles évoluent et meurent. "L'utilisation des naines blanches comme chronomètres est un 'sport' que nous avons inventé ici à l'Observatoire McDonald en 1987", affirme Don Winget de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux...) d'Austin au Texas, "les naines blanches sont désormais un chronomètre standard pour l'analyse de l'évolution stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la famille des Caryophyllaceae. Il comprend près de 90 espèces réparties à travers le monde.)".

Le secret est que certaines naines blanches pulsent - c'est-à-dire, émettent des éclats de lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm...) - avec un rythme régulier. Comme l'étoile naine se refroidit avec le temps, les impulsions nous parviennent plus lentement. En mesurant ce ralentissement (Le signal de ralentissement (de type SNCF) annonce une aiguille (ou plusieurs) en position déviée qui ne peut être franchie à la vitesse normale de la ligne.), les astronomes peuvent mesurer la rapidité avec laquelle l'étoile se refroidit. C'est ce type de mesure qui a été effectué sur G117. Au cours des années les pulsations de cette étoile se sont avérées être remarquablement stables. Une infime modification de la période de pulsation a été détectée.

Préciser l'âge de la Voie Lactée

"C'est une mesure directe de l'évolution d'une étoile", explique Winget. Cet exploit n'avait été réalisé qu'une seule fois auparavant sur une étoile naine "pré-blanche" appelée PG1159-035 dont le calendrier (Un calendrier est un système de repérage des dates en fonction du temps. Ces systèmes ont été inventés par les hommes pour mesurer, diviser et organiser le temps...) évolutionnaire était de quatre ordres de grandeur plus court. "Avec la nouvelle mesure, nous avons gagné un facteur 10.000 sur l'unique résultat précédent", indique-il.

Comme les naines blanches comptent parmi les étoiles les plus anciennes de la galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en son centre.), la mesure de leur temps de refroidissement est un moyen unique de mesurer l'âge de la Voie Lactée elle-même.

Extrapoler la présence de planètes

"Ces données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) nous permettent également de fixer des limites sur l'existence de planètes extrasolaires 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 constituent les 5 genres Erythrotriorchis,...) de cette étoile", ajoute Winget. L'étoile et toutes ses planètes éventuelles orbitent autour du centre de 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...) du système entier. Cela affecte les instants d'arrivée des impulsions, permettant ainsi la détection de planète(s).

Les décennies de données sur G117 ne montrent aucune planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la maintienne en...) d'une masse équivalente à celle de Jupiter à une distance Soleil-Jupiter de G117 ni aucune plus proche. La distance orbitale est un facteur important et, selon Winget, cette zone n'a jamais été sondée par aucune autre méthode auparavant.


Observatoire McDonald au Texas

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Source: Space Daily
Illustrations: WET / Texas McDonald Observatory / Marty Harris