lundi 4 janvier 2016

La naine blanche la plus chaude de la Galaxie

Les naines blanches sont des étoiles en fin de vie. Elles sont généralement très chaudes à leur surface, mais il en est une qui vient de battre tous les records de température dans sa catégorie avec ses 250 000 degrés, soit 50 000 degrés de plus que la précédente détentrice du record, déjà hors norme pour une naine blanche. Elle se nomme RX J0439.8-6809, ou J0439 pour faire court.



J0439 se situe à environ 30 000 années-lumière dans la constellation de la Dorade. Elle a été découverte il y a plus de 20 ans à l’aide de ROSAT, un satellite à rayons X, grâce à ses émissions de rayons X de faible énergie. A l’origine, les astronomes pensaient que J0439 se trouvait dans le Grand Nuage de Magellan (galaxie naine satellite de notre galaxie), et qu’elle avait la particularité de fusionner de l’hydrogène sur sa surface, ou bien encore qu’il ne s’agissait pas d’une naine blanche mais d’une étoile à neutron en train d’accréter du gaz échauffé à haute température.

Vue d'artiste d'une étoile naine blanche
(Chandra X-Ray Observatory)
Klaus Werner et Thomas Rauch de l’Université de Tübingen ont réétudié finement J0439 à l’aide du télescope Hubble et parviennent à établir sa véritable position (dans le halo de notre galaxie), sa composition (c’est bien une naine blanche) et sa température (oh, surprise !).
Les astronomes allemands ont exploité le spectrographe COS (Cosmic Origins Spectrograph) du télescope spatial Hubble. Ils cherchaient en fait à expliquer l’observation antérieure d’une naine blanche atypique montrant très peu d’hydrogène et d’hélium mais une température hors norme de 200 000 degrés, l’étoile H1504+65. Et c’est en analysant les spectres obtenus avec Hubble qu’ils sont tombés sur celui de J0439 qui paraissait très similaire à celui de l’étoile initialement étudiée. Après de plus amples investigations en considérant une composition exotique similaire faite seulement de carbone, d’oxygène et de néon, les chercheurs montrent que J0439 est une sorte d’étoile jumelle de H1504+65, mais encore plus chaude, avec une température de 250 000 degrés Kelvin.
La position réelle de J0439 est à 9,2 kpc, soit environ 30 000 années-lumière de nous, mais très en dessous du plan galactique, à 18 000 années-lumière en-dessous, et elle en train de s’en écarter à la vitesse de 220 km/s. Werner et Rauch déterminent également que J0439 est dans une phase de refroidissement rapide et a dû atteindre un maximum de 400 000 K il y a environ seulement 1000 ans. La composition chimique visible est exotique car le carbone et l’oxygène devraient être moins présents à sa surface et plus dans son cœur…
Par ailleurs, J0439 a réservé une autre surprise à nos deux astrophysiciens, quand, avec d’autres collaborateurs ils ont observé J0439 en ultra-violet cette fois-ci pour tenter de mieux la caractériser… Le spectre UV indique la présence de gaz, mais ce gaz ne peut pas faire partie de l’étoile. Il s’agit en fait de gaz situé dans la ligne de visée, exactement entre l’étoile naine et le plan galactique. Des mesures du décalage spectral montrent que ce nuage de gaz, lui, ne s’éloigne pas mais au contraire, se dirige à grande vitesse vers le plan galactique à 150 km/s. Et la composition chimique de ce nuage de gaz, obtenue par l’étude de son spectre, indique qu’il ne provient pas de la Galaxie mais bien du milieu intergalactique. Les caractéristiques de ce nuage de gaz apportent ainsi une preuve supplémentaire, si on en doutait encore, que les galaxies peuvent absorber du gaz du milieu intergalactique pour former plus tard des étoiles.
Klaus Werner et Thomas Rauch ont ainsi fait deux découvertes fortuites très intéressantes en cherchant une explication à l’existence d’une naine blanche atypique par sa composition et sa température. Reste maintenant pour eux à faire fructifier ces petites découvertes et trouver une explication à l’existence de la naine blanche la plus chaude de la Galaxie.


Sources :

Analysis of HST/COS spectra of the bare C–O stellar core H1504+65 and a high-velocity twin in the Galactic halo
K. Werner and T. Rauch
Astronomy & Astrophysics Volume 584, A19 (December 2015)

High-velocity gas toward the LMC resides in the Milky Way halo
P. Richter, K. S. de Boer, K. Werner, T. Rauch
Astronomy & Astrophysics, Volume 584, L6 (December 2015)