Découverte d’une étrange étoile présentant deux faces de composition complètement différente
Les éléments qui composent les étoiles sont généralement mélangés de manière assez homogène, mais des astronomes ont découvert une étrange étoile à deux faces distinctes, chacune composée d’un élément différent, défiant toute explication.
Les naines blanches sont les enveloppes brûlées qui subsistent une fois que des étoiles comme notre Soleil se sont débarrassées de leurs couches externes pour ne laisser derrière elles qu’un noyau compact. Leur atmosphère est généralement dominée par l’hydrogène ou l’hélium, l’élément principal étant présent à des niveaux environ 1 000 fois plus élevés que les autres.
Mais des astronomes ont repéré une naine blanche qui ne correspond pas à cette description, et dont l’origine reste un mystère. Une moitié de cette naine blanche est composée presque entièrement d’hydrogène, tandis que l’autre est constituée d’hélium. C’est la première fois qu’une séparation aussi nette est observée pour ce type d’objet. C’est pourquoi elle a été surnommée Janus, d’après le dieu romain à deux visages.
Image d’entête : représentation artistique de Janus, une étrange étoile naine blanche à deux faces distinctes, l’une composée principalement d’hélium et l’autre d’hydrogène. (K. Miller, Caltech/ IPAC)
Selon Ilaria Caiazzo, principale auteure de l’étude :
La surface de la naine blanche change complètement d’un côté à l’autre. Lorsque je montre les observations à des personnes, elles sont stupéfaites.
Janus a été découvert grâce au Zwicky Transient Facility (ZTF), un observatoire conçu pour repérer dans le ciel nocturne les objets dont la luminosité change au fil du temps. L’équipe a remarqué que la luminosité de cette naine blanche variait au fur et à mesure de sa rotation. Des observations complémentaires réalisées à l’aide d’un spectromètre, qui analyse la lumière pour révéler les éléments qui composent la source, ont révélé une différence de composition marquée, en corrélation avec les changements de luminosité.
Les chercheurs ont quelques idées sur la façon dont cette étrange étoile en est arrivée à ce double visage. On pense que certaines naines blanches passent d’une dominante hydrogène à une dominante hélium au cours de leur vie, et Janus pourrait être la première à être prise sur le fait. Mais même dans ce cas, on ne sait toujours pas pourquoi elle changerait de face successivement.
Selon l’équipe, la réponse à cette question est probablement due à l’intensité du champ magnétique de l’objet. S’il est plus fort d’un côté que de l’autre, il empêcherait l’hydrogène et l’hélium de se mélanger de ce côté, ce qui laisserait apparaître un signal plus fort pour l’hydrogène. Une explication similaire pourrait être que le champ magnétique modifie la pression et la densité des gaz.
Selon James Fuller, coauteur de l’étude :
Les champs magnétiques peuvent entraîner une baisse de la pression des gaz dans l’atmosphère, permettant ainsi la formation d’un « océan » d’hydrogène là où les champs magnétiques sont les plus forts. Nous ne savons pas laquelle de ces théories est la bonne, mais nous ne voyons pas d’autre moyen d’expliquer ces côtés asymétriques en l’absence de champs magnétiques.
D’autres indices sur ce mystère pourraient être découverts en trouvant d’autres naines blanches dans un état de division similaire.
L’étude publiée dans Nature : A rotating white dwarf shows different compositions on its opposite faces et présentée sur le site du California Institute of Technology : Two-Faced Star Exposed.