Le minuscule compagnon de l'étoile Sirius

Cette image du télescope spatial Hubble montre Sirius A, l'étoile la plus brillante dans notre ciel de nuit, avec son minuscule compagnon stellaire, Sirius B. Les astronomes ont surexposé l'image de Sirius A (au centre) pour que l'on puisse voir la plus faible Sirius B (en bas à gauche). Les pointes de diffraction en forme de croix et les anneaux concentriques autour de Sirius A et le petit anneau autour de Sirius B, sont des artefacts produits dans le système d'image du télescope. Les deux étoiles tournent l'une autour de l'autre tous les 50 ans. Sirius, distant de seulement 8.6 années-lumière de la Terre, est le cinquième système d'étoiles le plus proche connu.


Sirius B, une naine blanche, est très faible à cause de sa taille minuscule, de seulement 14.000 km de diamètre. Les naines blanches sont les vestiges d'étoiles semblables à notre Soleil. Elles ont épuisé leurs sources de combustible nucléaire et se sont effondrées sur elles-même. Sirius B est environ 10.000 fois plus faible que Sirius A. Son étude est difficile parce que sa lumière est noyée dans la celle, éblouissante, de son compagnon plus brillant lorsqu'on l'observe depuis la Terre. Toutefois, en utilisant l'oeil perçant de l'instrument STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) d'Hubble, les astronomes ont été capables d'isoler la lumière de Sirius B et de la décomposer en un spectre. La lumière mesurée de Sirius B par STIS a été étendue à des longueurs d'ondes plus longues et plus rouges en raison de la puissante force gravitationnelle de la naine blanche. En se basant sur ces mesures, les astronomes ont calculé pour Sirius B, une masse égale à 98 pour cent celle de notre Soleil. L'analyse du spectre de la naine blanche a aussi permis aux astronomes d'affiner l'estimation de sa température de surface à environ 25.200 kelvins.

La détermination exacte des masses des naines blanches est importante pour la compréhension de l'évolution stellaire. Notre Soleil deviendra au final une naine blanche. Ces étoiles en fin de vie sont aussi la source des explosions de supernovae de Type Ia, et sont utilisées pour mesurer les distances cosmologiques et le taux d'expansion de l'Univers. Les mesures basées sur les supernovae de Type Ia sont fondamentales pour la compréhension de "l'énergie sombre", la force répulsive dominante s'étendant à travers l'Univers. Aussi, la méthode utilisée pour déterminer la masse de la naine blanche repose sur une des prédictions clefs de la théorie de Relativité Générale d'Einstein: cette lumière perd de l'énergie lorsqu'elle essaye d'échapper à la gravité d'une étoile compacte.

Cette image a été prise le 15 octobre 2003, avec l'instrument WFPC2 (Wide Field Planetary Camera 2) d'Hubble. En se basant sur les mesures détaillées de la position de Sirius B dans cette image, les astronomes ont alors été capables de diriger l'instrument STIS exactement sur la naine blanche et de faire les mesures pour déterminer son "décalage vers le rouge" et sa masse gravitationnelle.