Naine brune - Définition

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Introduction

Gliese 229B (au milieu des deux vues), à gauche : vue de l'observatoire du Mont Palomar, à droite : Télescope spatial Hubble (NASA)

Une naine brune est un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) insuffisamment massif (Le mot massif peut être employé comme :) pour être considéré comme une étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une...) mais plus gros qu'une planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de...) géante (Une étoile géante est une étoile de classe de luminosité II ou III. Dans le...). Il y a accord sur la limite supérieure : une naine brune (Une naine brune est un objet insuffisamment massif pour être considéré comme une...) ne peut entretenir de réaction de fusion nucléaire (La fusion nucléaire (dite parfois thermonucléaire) est, avec la fission, l’un des...) de l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.), moins de 0,07 masse solaire (En astrophysique, la masse solaire est l'unité de masse conventionnellement utilisée pour les...) pour une composition chimique solaire. La limite inférieure ne fait pas unanimité ; un critère couramment retenu est la capacité à brûler le deutérium (Le deutérium (symbole 2H ou D) est un isotope naturel de l'hydrogène. Son noyau atomique...), soit environ 13 masses joviennes.

La classification spectrale des naines brunes a motivé une extension de celle des étoiles : elles ont pour type spectral (En astronomie, les étoiles présentent quatre caractéristiques principales :...) M, L et T.

L'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) lumineuse d'une naine brune est quasi-exclusivement tirée de l'énergie potentielle gravitationnelle (L'énergie potentielle gravitationnelle (ou énergie gravitationnelle) est le travail nécessaire...), transformée en énergie interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la...) par contraction, contrairement à une étoile de la séquence principale (La séquence principale est une bande continue et bien distincte d'étoiles qui...) qui tire son énergie des réactions nucléaires. La contraction s'achève lorsque se produit la dégénérescence de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...), la naine brune a alors un diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre...) de l'ordre de celui de la planète Jupiter. En l'absence d'autre source d'énergie, une naine brune se refroidit au cours de son existence, et parcourt les types spectraux M, L et T ; ceci diffère d'une étoile de la séquence principale dont la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) effective et le type spectral restent sensiblement constants.

Bien que leur existence fût postulée dès les années 1960, les premières naines brunes n'ont été mises en évidence qu'à la fin des années 1990.

Caractéristiques

La naine brune 2M1207, (au centre), et une exoplanète (Une exoplanète, ou planète extrasolaire, est une planète orbitant autour d'une...) orbitant autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) (à gauche).

En raison de sa masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) trop faible, la température et la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...) en son cœur ne sont pas suffisantes pour démarrer ou maintenir les réactions de fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état...) nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) de l'hydrogène. C'est en quelque sorte une étoile avortée. Mais contrairement aux planètes, elle rayonne un peu de sa propre chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...). Une naine brune peut, à une certaine époque, avoir réussi à démarrer des réactions de fusion, mais n'avoir jamais atteint un état stable et avoir fini par « s'éteindre ». Si les réactions de fusion n'ont jamais eu lieu, sa chaleur provient de l'effondrement gravitationnel durant la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et...) de formation de cet astre.

La plupart des naines brunes flottent seules dans l'espace, ce qui confirme qu'elles se forment comme des étoiles et non comme des planètes. Aujourd'hui, on considère qu'une naine brune doit avoir une masse supérieure à 13 fois celle de Jupiter et inférieure à 0,07 masse solaire car au-dessus de cette masse, les réactions de fusion peuvent s'enclencher durablement. Le seuil de 13 masses joviennes a été choisi car il s'agit de la masse inférieure à laquelle un astre peut brûler du deutérium. Une autre définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la...) de la limite séparant les planètes des naines brunes a aussi été proposée, une naine brune se distingue d'une géante gazeuse (Les géantes gazeuses sont les plus grandes des planètes. Elles sont dites gazeuses, par...), par les mécanismes qui ont mené à sa formation. Une naine brune nait de la fragmentation d'un nuage moléculaire (En astronomie, les nuages moléculaires sont des nébuleuses interstellaires qui ont une densité...), tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) comme les étoiles, et les planètes naissent dans l'effondrement local d'un disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une...) présent autour d'une étoile.

La découverte d'une naine brune entourée d'un disque protoplanétaire (Les étoiles se forment à partir d'un nuage de gaz et de poussières dont la partie centrale...) (voir Cha 110913-773444) laisse à supposer que la formation des planètes, sous-produits naturels de la formation stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la...), est possible aussi autour des naines brunes.

On qualifie une naine brune de froide à 1 000°C, et de chaude à partir de 2 000°C. La chaleur émise par une naine brune n'est plus que le résidu de sa formation (ce type d'astre ne produisant pas d'énergie). Une jeune naine brune sera donc plutôt chaude, puis se refroidira lentement au cours de son existence. Les jeunes naines brunes ont des températures de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) semblables à celles des étoiles peu massives et plus âgées et en sont presque indifférenciables. Ce n'est qu'après quelques dizaines à quelques centaines de millions d'années (dépendant de la masse de la naine brune) que celles-ci atteignent les températures des étoiles les plus froides (environ 1 800 K). Quand les naines brunes atteignent des âges de plusieurs milliards d'années, elles ont des températures de surface allant de 400 K à 1 000 K.

Les naines brunes ne sont pas facilement observables, puisqu'elles n'émettent qu'un faible rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de...) dans l'infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde...).

C'est seulement depuis le milieu des années 1990 qu'on a pu établir leur existence.

Exoplanète

En 2004, il est découvert la première exoplanète orbitant autour d'une naine brune. Il s'agit de la planète 2M1207b orbitant autour de 2M1207.

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