Les astronomes utilisant le télescope spatial Hubble de la NASA ont pour la première fois mesuré directement la masse d’une seule naine blanche isolée – le noyau survivant d’une étoile brûlée semblable au Soleil.
Les chercheurs ont découvert que la naine blanche représente 56% de la masse de notre Soleil. Cela concorde avec les prédictions théoriques antérieures de la masse de la naine blanche et corrobore les théories actuelles sur la façon dont les naines blanches évoluent en tant que produit remaining de l’évolution d’une étoile typique. L’observation special donne un aperçu des théories de la construction et de la composition des naines blanches.
Jusqu’à présent, les précédentes mesures de masse des naines blanches ont été glanées en observant des naines blanches dans des systèmes d’étoiles binaires. En observant le mouvement de deux étoiles co-orbitantes, la physique newtonienne directe peut être utilisée pour mesurer leurs masses. Cependant, ces mesures peuvent être incertaines si l’étoile compagne de la naine blanche se trouve sur une orbite longue de centaines ou de milliers d’années. Le mouvement orbital ne peut être mesuré par des télescopes que sur une brève tranche du mouvement orbital de la naine.
Pour cette naine blanche sans compagnon, les chercheurs ont dû utiliser une astuce de la character, appelée microlentille gravitationnelle. La lumière d’une étoile d’arrière-approach était légèrement déviée par la déformation gravitationnelle de l’espace par l’étoile naine de premier system. Lorsque la naine blanche passait devant l’étoile d’arrière-prepare, la microlentille a fait apparaître l’étoile temporairement décalée par rapport à sa situation réelle dans le ciel.
Les résultats sont publiés dans les Every month Notices of the Royal Astronomical Culture. L’auteur principal est Peter McGill, anciennement de l’Université de Cambridge (maintenant basé à l’Université de Californie, Santa Cruz).
McGill a utilisé Hubble pour mesurer avec précision la manière dont la lumière d’une étoile lointaine se penchait autour de la naine blanche, connue sous le nom de LAWD 37, provoquant un changement temporaire de situation apparente de l’étoile d’arrière-program dans le ciel.
Kailash Sahu du Area Telescope Science Institute à Baltimore, Maryland, le chercheur principal de Hubble sur cette dernière observation, a utilisé pour la première fois la microlentille en 2017 pour mesurer la masse d’une autre naine blanche, Stein 2051 B. Mais cette naine est dans un système binaire largement séparé. “Notre dernière observation fournit une nouvelle référence vehicle LAWD 37 est tout seul”, a déclaré Sahu.
Reste effondré d’une étoile qui a brûlé il y a 1 milliard d’années, LAWD 37 a été largement étudiée vehicle elle n’est qu’à 15 années-lumière dans la constellation de Musca. “Parce que cette naine blanche est relativement proche de nous, nous avons beaucoup de données sur elle – nous avons des informations sur son spectre de lumière, mais la pièce manquante du puzzle a été une mesure de sa masse”, a déclaré McGill.
L’équipe s’est concentrée sur la naine blanche grâce à l’observatoire spatial Gaia de l’ESA, qui effectue des mesures extraordinairement précises de près de 2 milliards de positions d’étoiles. Plusieurs observations Gaia peuvent être utilisées pour suivre le mouvement d’une étoile. Sur la base de ces données, les astronomes ont pu prédire que LAWD 37 passerait brièvement devant une étoile de fond en novembre 2019.
Une fois cela connu, Hubble a été utilisé pour mesurer précisément sur plusieurs années comment la situation apparente de l’étoile d’arrière-system dans le ciel était temporairement déviée lors du passage de la naine blanche.
“Ces événements sont rares et les effets sont minimes”, a déclaré McGill. “Par exemple, la taille de notre décalage mesuré revient à mesurer la longueur d’une voiture sur la Lune vue de la Terre.”
Comme la lumière de l’étoile d’arrière-strategy était si faible, le principal défi pour les astronomes était d’extraire son image de l’éblouissement de la naine blanche, qui est 400 fois in addition brillante que l’étoile d’arrière-approach. Seul Hubble peut faire ce genre d’observations à contraste élevé en lumière obvious.
“La précision de la mesure de masse de LAWD 37 nous permet de tester la relation masse-rayon pour les naines blanches”, a déclaré McGill. “Cela signifie tester la théorie de la matière dégénérée (un gaz tellement tremendous-comprimé sous la gravité qu’il se comporte moreover comme de la matière solide) dans les ailments extrêmes à l’intérieur de cette étoile morte”, a-t-il ajouté.
Les chercheurs affirment que leurs résultats ouvrent la porte à de futures prédictions d’événements avec les données de Gaia. En as well as de Hubble, ces alignements peuvent désormais être détectés avec le télescope spatial James Webb de la NASA. Étant donné que Webb fonctionne dans les longueurs d’onde infrarouges, la lueur bleue d’une naine blanche de leading prepare semble furthermore faible dans la lumière infrarouge et l’étoile d’arrière-prepare semble additionally brillante.
Sur la foundation des pouvoirs prédictifs de Gaia, Sahu observe une autre naine blanche, LAWD 66, avec le télescope spatial James Webb de la NASA. La première observation a été faite en 2022. D’autres observations seront prises au fur et à mesure que la déviation culmine en 2024, puis diminue.
“Gaia a vraiment changé la donne – c’est excitant de pouvoir utiliser les données de Gaia pour prédire quand les événements se produiront, puis les observer”, a déclaré McGill. “Nous voulons continuer à mesurer l’effet de microlentille gravitationnelle et obtenir des mesures de masse pour de nombreux autres forms d’étoiles.”
Dans sa théorie de la relativité générale de 1915, Einstein a prédit que lorsqu’un objet massif et compact passe devant une étoile d’arrière-prepare, la lumière de l’étoile se courberait autour de l’objet de premier system en raison de la déformation de l’espace par son champ gravitationnel.
Exactement un siècle avant cette dernière observation de Hubble, en 1919, deux expéditions organisées par les Britanniques dans l’hémisphère sud ont détecté pour la première fois cet effet de lentille lors d’une éclipse solaire le 19 mai. Il a été salué comme la première preuve expérimentale de la relativité générale – que la gravité déforme l’espace. Cependant, Einstein était pessimiste que l’effet puisse jamais être détecté pour les étoiles en dehors de notre système solaire en raison de la précision impliquée. “Notre mesure est 625 fois moreover petite que l’effet mesuré lors de l’éclipse solaire de 1919”, a déclaré McGill.
Le télescope spatial Hubble est un projet de coopération internationale entre la NASA et l’ESA. Le Goddard Area Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, gère le télescope. Le Place Telescope Science Institute (STScI) de Baltimore mène les opérations scientifiques de Hubble. STScI est exploité pour la NASA par l’Association des universités pour la recherche en astronomie, à Washington, DC