Des aspects méconnus des naines blanches dévoilés grâce à la 3D

Une équipe d'astrophysiciens québécois et allemands, dirigée par des membres du CRAQ de l'Université de Montréal, est parvenue à résoudre un problème vieux de 20 ans dans le contexte de l'étude des étoiles naines blanches. Les naines blanches sont des étoiles "mortes" dont le coeur ne produit plus d'énergie via des réactions thermonucléaires. Ce sont des objets astronomiques très compacts dont la masse est comparable à celle du Soleil mais dont le rayon est comparable à celui de la Terre. Ainsi, le champ de gravité à leur surface est plus de 100,000 fois supérieur à celui de notre planète !

En comparant les données spectroscopiques obtenues à l'aide de télescopes et les prédictions des modèles théoriques, les chercheurs peuvent déterminer de façon précise plusieurs caractéristiques de ces étoiles, entre autres, leur température de surface et leur masse, deux paramètres importants qui aident les astrophysiciens à mieux comprendre l'évolution de notre galaxie. Or toutes les déterminations spectroscopiques obtenues jusqu'à ce jour ont tendance à surestimer d'environ 20% la masse des naines blanches les plus froides, en totale contradiction avec notre compréhension de la théorie de l'évolution stellaire.

Le groupe de recherche composé de chercheurs québécois du CRAQ et d'Allemagne, dirigé par Pier-Emmanuel Tremblay - diplômé de l'Université de Montréal sous la direction du professeur Pierre Bergeron, et maintenant stagiaire postdoctoral à l'Université de Heidelberg en Allemagne - est parvenu à résoudre ce problème de longue date en calculant les premiers modèles en trois dimensions (3D) d'atmosphère de naines blanches. L'atmosphère correspond aux régions superficielles d'une étoile d'où émerge le rayonnement que nous mesurons à partir de la Terre. Ces simulations numériques complexes 3D traitent de façon précise le transfert du rayonnement ainsi que l'évolution dans le temps du mouvement convectif des bulles de gaz qui se déplacent dans l'atmosphère de ces astres. Auparavant, les modèles unidimensionnels (1D) utilisés pour décrire l'atmosphère des étoiles naines blanches ne représentaient que de façon très simpliste les mouvements de la matière dans l'étoile. Contrairement à ces anciens modèles théoriques 1D qui surestiment la masse des naines blanches, les nouveaux calculs d'atmosphères en 3D prédisent maintenant des masses jusqu'à 20% plus faibles pour les naines blanches froides, en parfait accord avec la théorie de l'évolution stellaire pour ces cadavres stellaires.

Ces travaux sont présentés dans les lettres de la revue européenne Astronomy & Astrophysics du mois de juillet, et font également partie des faits saillants du journal.

Sur le Web:

Article paru dans Astronomy & Astrophysics
Centre de recherche en astrophysique du Québec (CRAQ)