Nos tutelles

Nos partenaires

annuaire

aigle

Rechercher




Accueil > Recherche > Les Axes et Activités de Recherche > Astrophysique Stellaire > Services d’observation > GAIA > GAIA : les objectifs scientifiques

Les étoiles : les naines blanches

publié le

Les étoiles de faible masse qui ont commencé leur vie avec l’équivalent de quelques masses solaires, finissent en naine blanche. A ce stade, le cœur de l’étoile ne produit plus d’énergie par fusion nucléaire, la température n’étant plus assez élevée pour permettre le déclenchement de l’étape suivante dans la séquence de fusion. Le cœur de l’étoile se contracte tandis que ses couches externes sont expulsées et forment alors une nébuleuse planétaire.

L’effondrement gravitationnel de l’étoile n’est plus empêché par la pression de radiation, mais est stoppée par la pression de dégénérescence électronique, résultant en un noyau très compact, une naine blanche.

La pression dégénérée de l’électron est une caractéristique physique quantique de la matière en dégénérescence, où tous les électrons dans le gaz, en raison du principe d’exclusion de Pauli, veulent chacun occuper un état unique. Le remplissage de tous les états d’énergie inférieurs à partir du centre vers l’extérieur, fournit une pression contre une nouvelle compression.

La composition chimique du noyau dépend de la masse initiale de l’étoile puisque cela détermine le niveau jusqu’à lequel la fusion de l’étoile pourra progresser avant l’effondrement final de son cœur. La plupart des naines blanches se composent principalement de carbone et d’oxygène totalement ionisés.

Les modèles d’équilibre de la contraction gravitationnelle par rapport à la pression dégénérée des électrons déterminent une relation entre la masse M et le rayon R d’une naine blanche, où M × R**-3 = constante.

Comme les naines blanches ne produisent plus de rayonnement, leur évolution consiste principalement en un refroidissement sur ​​une période de l’ordre de plusieurs 10**10 années pendant laquelle elles libèrent leur énergie résiduelle et diminuent constamment en luminosité. Au cours de ce processus de refroidissement, le matériau de base est supposé se cristalliser depuis le cœur vers l’extérieur, formant une structure compacte.

Objectifs scientifiques

Les observations de naines blanches par GAIA feront considérablement progresser l’étude de ces objets compacts :

- Tester et fournir des contraintes sur la relation masse-rayon : en comparant les modèles théoriques avec les propriétés observées de naines blanches dans les systèmes binaires, Gaia sera en mesure de contraindre la relation entre la masse de l’étoile avant la transformation de ses couches externes, et la masse de la naine blanche résultante
- Observer des naines blanches dans le voisinage solaire (ce qui représente environ 5% des étoiles à moins de 10 parsecs) permettra de fixer des limites précises à l’âge de l’environnement solaire tel qu’il pourra être déduit du temps de refroidissement des naines blanches
- Distinguer entre les différentes populations de naines blanches dans la Galaxie, fournissant ainsi des contraintes sur les modèles d’évolution galactique

Naine blanche au centre d'une nébuleuse planétaire
Naine blanche au centre d’une nébuleuse planétaire

Article extrait de : http://sci.esa.int/science-e/www/ob...