Mélanie Thomas
Dans une première pour les naines blanches, les noyaux brûlés des étoiles mortes, les astronomes ont découvert qu’au moins un membre de cette famille cosmique a deux visages. Un côté de la naine blanche est composé d’hydrogène, tandis que l’autre est composé d’hélium.
“La floor de la naine blanche adjust complètement d’un côté à l’autre”, explique Ilaria Caiazzo, chercheuse postdoctorale à Caltech qui dirige une nouvelle étude sur les résultats dans la revue Mother nature. “Quand je montre les observations aux gens, ils sont époustouflés.”
Les naines blanches sont les restes brûlants d’étoiles qui ressemblaient autrefois à notre soleil. Au fur et à mesure que les étoiles vieillissent, elles se gonflent en géantes rouges finalement, leur matière pelucheuse extérieure est soufflée et leurs noyaux se contractent en naines blanches denses et brûlantes. Notre soleil évoluera vers une naine blanche dans approximativement 5 milliards d’années.
La nouvelle naine blanche, surnommée Janus d’après le dieu romain de la transition à deux visages, a été initialement découverte par le Zwicky Transient Facility (ZTF), un instrument qui scanne le ciel chaque nuit depuis l’observatoire Palomar de Caltech près de San Diego. Caiazzo cherchait des naines blanches hautement magnétisées, comme l’objet connu sous le nom de ZTF J1901 + 1458, qu’elle et son équipe avaient trouvé précédemment en utilisant ZTF. Un objet candidat s’est démarqué par ses changements rapides de luminosité, c’est pourquoi Caiazzo a décidé d’approfondir ses recherches avec l’instrument CHIMERA à Palomar, ainsi qu’avec HiPERCAM sur le Gran Telescopio Canarias dans les îles Canaries en Espagne. Ces données ont confirmé que Janus tourne sur son axe toutes les 15 minutes.
Des observations ultérieures faites avec l’observatoire WM Keck au sommet de Maunakea à Hawaï ont révélé la character dramatique à double encounter de la naine blanche. L’équipe a utilisé un instrument appelé spectromètre pour diffuser la lumière de la naine blanche dans un arc-en-ciel de longueurs d’onde contenant des empreintes chimiques. Les données ont révélé la présence d’hydrogène lorsqu’un côté de l’objet était en vue (sans aucun signe d’hélium), et uniquement de l’hélium lorsque l’autre côté est apparu.
Qu’est-ce qui ferait qu’une naine blanche flottant seule dans l’espace ait des visages aussi radicalement différents ? L’équipe reconnaît qu’elle est déconcertée mais a proposé quelques théories possibles. Une idée est que nous assistons peut-être à Janus subissant une phase unusual d’évolution naine blanche.
“Pas toutes, mais certaines naines blanches passent de l’hydrogène à l’hélium à leur surface”, explique Caiazzo. “Nous aurions peut-être pris une de ces naines blanches en flagrant délit.”
Une fois les naines blanches formées, leurs éléments les furthermore lourds coulent vers leur noyau et leurs éléments furthermore légers – l’hydrogène étant le furthermore léger de tous – flottent vers le haut. Mais avec le temps, à mesure que les naines blanches refroidissent, on pense que les matériaux se mélangent. Dans certains cas, l’hydrogène est mélangé à l’intérieur et dilué de telle sorte que l’hélium devient as well as répandu. Janus incarne peut-être cette stage de transition, mais une query pressante est la suivante : pourquoi la transition se déroule-t-elle de manière si décousue, un côté évoluant avant l’autre ?
La réponse, selon l’équipe scientifique, pourrait résider dans les champs magnétiques.
“Les champs magnétiques autour des corps cosmiques ont tendance à être asymétriques, ou moreover forts d’un côté”, explique Caiazzo. “Les champs magnétiques peuvent empêcher le mélange des matériaux. Ainsi, si le champ magnétique est additionally fort d’un côté, alors ce côté aurait moins de mélange et donc as well as d’hydrogène.”
Une autre théorie proposée par l’équipe pour expliquer les deux faces dépend également des champs magnétiques. Mais dans ce scénario, on pense que les champs modifient la pression et la densité des gaz atmosphériques.
“Les champs magnétiques peuvent entraîner une baisse des pressions de gaz dans l’atmosphère, ce qui peut permettre à un” océan “d’hydrogène de se previous là où les champs magnétiques sont les additionally forts”, explique le co-auteur James Fuller, professeur d’astrophysique théorique à Caltech. “Nous ne savons pas lesquelles de ces théories sont correctes, mais nous ne pouvons penser à aucune autre façon d’expliquer les côtés asymétriques sans champs magnétiques.”
Pour aider à résoudre le mystère, l’équipe espère trouver furthermore de naines blanches ressemblant à Janus avec l’étude du ciel de ZTF. “ZTF est très doué pour trouver des objets étranges”, explique Caiazzo. Les futures enquêtes, telles que celles qui seront réalisées par l’observatoire Vera C. Rubin au Chili, dit-elle, devraient faciliter encore additionally la recherche de naines blanches variables.
L’étude, intitulée “Une naine blanche en rotation montre différentes compositions sur ses faces opposées”, a été financée par le Walter Burke Institute for Theoretical Physics de Caltech, le Conseil européen de la recherche, le Leverhulme Have confidence in et le Science and Technological innovation Services Council du Royaume-Uni.
Les observations de l’observatoire Neils Gehrels Swift de la NASA – renommé d’après Gehrels, un ancien élève de Caltech (PhD ’82) décédé en 2017 – ont également été utilisées dans l’étude pour aider à réduire la température de l’objet à 35 000 Kelvin (approximativement 35 000 degrés Celsius).
Le ZTF de Caltech est financé par la National Science Basis et une collaboration internationale de partenaires. Un soutien supplémentaire provient de la Fondation Heising-Simons et de Caltech. Les données ZTF sont traitées et archivées par IPAC, un centre scientifique et de données pour l’astronomie à Caltech. La NASA soutient la recherche d’objets proches de la Terre par ZTF by using le programme In close proximity to-Earth Item Observations.
