Janus: cette impressionnante étoile possède deux faces très différentes
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Ce concept artistique montre Janus, la naine blanche aux deux visages. Cette étoile morte, autrefois semblable à notre Soleil, présente une composition majoritairement en hydrogène d'un côté et en hélium de l'autre. La nature double de cette naine blanche pourrait être due à l'interaction des champs magnétiques et de la convection, ou un mélange de matériaux. Sur le côté hélium, la convection a détruit la mince couche d'hydrogène à la surface et a fait remonter l'hélium.
Crédits: K. Miller, Caltech/IPAC
"Il y a une véritable métamorphose de la surface de la naine blanche d'un côté à l'autre", s'étonne Ilaria Caiazzo, chercheuse à Caltech. En effet, les naines blanches sont les vestiges d'étoiles semblables à notre Soleil. Après une phase de géante rouge, elles expulsent leur matière externe et leur noyau se contracte en une naine blanche, un processus que notre Soleil devrait suivre dans environ 5 milliards d'années.
La naine blanche en question, surnommée Janus, a été repérée par le Zwicky Transient Facility (ZTF), un instrument qui scanne le ciel chaque nuit depuis l'Observatoire de Palomar de Caltech, près de San Diego. Caiazzo cherchait des naines blanches fortement magnétisées et a été intriguée par une candidate présentant des variations rapides de luminosité. Des données collectées avec l'instrument CHIMERA à Palomar et HiPERCAM sur le Gran Telescopio Canarias aux îles Canaries ont confirmé que Janus tourne sur son axe toutes les 15 minutes.
Cette animation montre la naine blanche Janus en rotation. L'étoile morte, autrefois semblable à notre Soleil, est principalement composée d'hydrogène d'un côté et d'hélium de l'autre. L'étrange nature double de cette naine blanche pourrait être due à l'interaction des champs magnétiques et de la convection. Sur le côté hélium, la convection a détruit la mince couche d'hydrogène à la surface et a fait remonter l'hélium.
La rotation de la naine blanche a été accélérée pour cette animation: elle tourne autour de son axe toutes les 15 minutes.
Crédits: K. Miller, Caltech/IPAC
La rotation de la naine blanche a été accélérée pour cette animation: elle tourne autour de son axe toutes les 15 minutes.
Crédits: K. Miller, Caltech/IPAC
Les observations effectuées avec l'Observatoire W. M. Keck à Hawaï ont révélé la nature double de Janus. En utilisant un spectromètre pour analyser la lumière de l'étoile, ils ont détecté la présence d'hydrogène sur une face et uniquement de l'hélium sur l'autre.
Qu'est-ce qui peut expliquer cette dualité ? La réponse pourrait se trouver dans les champs magnétiques. "Les champs magnétiques autour des corps cosmiques sont souvent asymétriques, plus forts d'un côté", explique Caiazzo. "Les champs magnétiques peuvent empêcher le mélange des matériaux. Ainsi, si le champ magnétique est plus fort d'un côté, ce côté aurait moins de mélange et donc plus d'hydrogène." Une autre théorie suggère que les champs magnétiques pourraient modifier la pression et la densité des gaz atmosphériques, favorisant la formation d'une 'mer' d'hydrogène.
Les scientifiques pensent que les champs magnétiques pourraient expliquer l'apparence inhabituelle de la naine blanche Janus. L'une des faces de la surface de l'étoile morte est principalement composée d'hydrogène, tandis que l'autre face est en hélium, comme le montre cette animation. Des champs magnétiques asymétriques peuvent avoir influencé le mélange des matériaux dans la naine blanche de manière à provoquer leur répartition inégale.
La rotation de la naine blanche a été accélérée pour cette animation: elle tourne autour de son axe toutes les 15 minutes.
Crédits: K. Miller, Caltech/IPAC
La rotation de la naine blanche a été accélérée pour cette animation: elle tourne autour de son axe toutes les 15 minutes.
Crédits: K. Miller, Caltech/IPAC
La résolution de ce mystère repose sur la découverte de davantage de naines blanches similaires à Janus, un défi que l'équipe est prête à relever. "ZTF est très efficace pour trouver des objets étranges", confie Caiazzo. De futures recherches, menées par l'Observatoire Vera C. Rubin au Chili, devraient faciliter la détection de ces étoiles variables.