Une naine blanche avec une atmosphère de carbone

Une équipe de chercheurs composée exclusivement d'astrophysiciens québécois et dirigée par Patrick Dufour - chercheur postdoctoral au CRAQ à l'Université de Montréal - a analysé des données récemment obtenues à partir du télescope spatial Hubble et de son nouvel instrument, le Cosmic Origins Spectrograph (COS). Le travail du groupe de chercheurs internationaux provenant de l'Université de Montréal, de l'Université du Colorado et du Space Telescope Science Institute à Baltimore, a permis de confirmer les variations de luminosité de trois étoiles déjà observées grâce à des télescopes au sol, ainsi que de découvrir un nouveau membre de la famille des naines blanches pulsantes, une première à partir d'observations spatiales.

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 le champ de gravité à leur surface est plus de 100,000 fois supérieur à celui de la Terre ! Les éléments chimiques les plus lourds (tels le carbone, le magnésium, le fer, 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 la surface. C'est ce qui explique que la très grande majorité des naines blanches connues possèdent une atmosphère très pure en hydrogène et/ou hélium.

Or, une toute nouvelle classe d'étoiles a été découverte en 2007: les naines blanches à atmosphère (surface) de carbone. Pour des raisons qui ne sont pas encore très bien comprises, ces étoiles naines blanches auraient éliminé l'hydrogène et l'hélium présents en surface et se retrouvent ainsi avec une atmosphère composée presqu'exclusivement de carbone.

Afin de percer les mystères associés à la formation de ces étoiles, des observations avec le  télescope spatial Hubble furent obtenues pour cinq de ces très rares objets (seulement 14 sont connus à ce jour). Grâce à ces observations, le groupe d'astrophysiciens québécois a pu démontrer la présence de variations périodiques de quelques pourcents de la luminosité en fonction du temps chez quatre des cinq étoiles observées.

Une analyse astérosismologique plus poussée de ces variations lumineuses, qui contiennent de l'information sur la structure interne de ces étoiles, permettra éventuellement de mieux comprendre la formation et l'évolution de ces étoiles mystérieuses. Les astronomes suspectent que celles-ci pourraient être parmi les naines blanches les plus massives, c'est-à-dire provenant d'étoiles légèrement trop petites pour terminer leurs vies dans une explosion de supernova qui donne naissance à un trou noir ou une étoile à neutron.

Ces travaux seront présentés dans la revue The Astrophysical Journal Letters au mois de mai.