Sirius et son petit compagnon. Crédit d'image: Hubble. Cliquez pour agrandir
Pour les astronomes, cela a toujours été une source de frustration que l'étoile naine blanche la plus proche soit enterrée dans la lueur de l'étoile la plus brillante du ciel nocturne. Ce reste stellaire brûlé est un faible compagnon de la brillante étoile de chien bleu-blanc, Sirius, située dans la constellation d'hiver Canis Major.
Maintenant, une équipe internationale d'astronomes a utilisé l'œil vif du télescope spatial Hubble de la NASA pour isoler la lumière de la naine blanche, appelée Sirius B. Les nouveaux résultats leur permettent de mesurer avec précision la masse de la naine blanche en fonction de la façon dont son champ gravitationnel intense modifie les longueurs d'onde de la lumière émise par l'étoile. De telles mesures spectroscopiques de Sirius B prises avec un télescope regardant à travers l'atmosphère terrestre ont été gravement contaminées par la lumière diffusée du très brillant Sirius.
"L'étude de Sirius B met les astronomes au défi depuis plus de 140 ans", a déclaré Martin Barstow de l'Université de Leicester, au Royaume-Uni, qui est le chef de l'équipe d'observation. "Ce n'est qu'avec Hubble que nous avons enfin pu obtenir les observations dont nous avons besoin, non contaminées par la lumière de Sirius, afin de mesurer son changement de longueurs d'onde."
«Déterminer avec précision les masses de naines blanches est fondamentalement important pour comprendre l'évolution stellaire. Notre Soleil deviendra éventuellement une naine blanche. Les naines blanches sont également à l'origine d'explosions de supernova de type Ia qui sont utilisées pour mesurer les distances cosmologiques et le taux d'expansion de l'univers. Les mesures basées sur les supernovae de type Ia sont fondamentales pour comprendre «l’énergie sombre», une force répulsive dominante qui étire l’univers. De plus, la méthode utilisée pour déterminer la masse de la naine blanche repose sur l’une des principales prédictions de la théorie de la relativité générale d’Einstein; cette lumière perd de l'énergie lorsqu'elle tente d'échapper à la gravité d'une étoile compacte. »
Sirius B a un diamètre de 7 500 milles (12 000 kilomètres), moins que la taille de la Terre, mais est beaucoup plus dense. Son puissant champ gravitationnel est 350 000 fois supérieur à celui de la Terre, ce qui signifie qu’une personne de 150 livres pèserait 50 millions de livres à sa surface. La lumière de la surface de la naine blanche chaude doit sortir de ce champ gravitationnel et est étirée vers des longueurs d'onde de lumière plus longues et plus rouges dans le processus. Cet effet, prédit par la théorie d'Einstein de la relativité générale en 1916, est appelé redshift gravitationnel, et est plus facilement visible dans les objets denses, massifs et donc compacts dont les champs gravitationnels intenses déforment l'espace près de leurs surfaces.
Sur la base des mesures Hubble du décalage vers le rouge, effectuées avec le spectrographe d'imagerie du télescope spatial, l'équipe a constaté que Sirius B a une masse qui est de 98 pour cent celle de notre propre Soleil. Sirius lui-même a une masse deux fois supérieure à celle du Soleil et un diamètre de 1,5 million de milles (2,4 millions de kilomètres).
Les naines blanches sont les restes d'étoiles similaires à notre Soleil. Ils ont épuisé leurs sources de combustible nucléaire et se sont effondrés jusqu'à une très petite taille. Sirius B est environ 10 000 fois plus faible que Sirius lui-même, ce qui rend difficile l'étude avec des télescopes à la surface de la Terre car sa lumière est submergée par les reflets de son compagnon plus brillant. Les astronomes se sont longtemps appuyés sur une relation théorique fondamentale entre la masse d'une naine blanche et son diamètre. La théorie prédit que plus une naine blanche est massive, plus son diamètre est petit. La mesure précise du décalage vers le rouge gravitationnel de Sirius B permet un test d'observation important de cette relation clé.
Les observations de Hubble ont également affiné la mesure de la température de surface de Sirius B à 44 900 degrés Fahrenheit, ou 25 200 degrés Kelvin. Sirius lui-même a une température de surface de 18 000 degrés Fahrenheit (10 500 degrés Kelvin).
À 8,6 années-lumière de là, Sirius est l'une des étoiles connues les plus proches de la Terre. Les observateurs des étoiles regardent Sirius depuis l'antiquité. Son petit compagnon, cependant, n'a été découvert qu'en 1862, lorsqu'il a été aperçu pour la première fois par des astronomes examinant Sirius à travers l'un des télescopes les plus puissants de l'époque.
Les détails des travaux ont été publiés dans le numéro d'octobre 2005 des avis mensuels de la Royal Astronomical Society. Les autres participants de l'équipe incluent Howard Bond du Space Telescope Science Institute, Baltimore, Md .; Matt Burleigh de l'Université de Leicester; Jay Holberg et Ivan Hubeny de l'Université de l'Arizona; et Detlev Koester de l'Université de Kiel, Allemagne.
Source d'origine: Communiqué de presse HubbleSite
