Naine blanche

Une naine blanche est le stade final de la vie de la plupart des étoiles, dont notre Soleil. Après avoir épuisé son carburant nucléaire et expulsé ses couches externes sous forme de nébuleuse planétaire, le cœur résiduel se contracte en un objet compact d’une taille comparable à la Terre, mais d’une masse proche de celle du Soleil.

Structure et propriétés

Une naine blanche est essentiellement un cristal de carbone et d’oxygène, maintenu contre l’effondrement gravitationnel par la pression de dégénérescence des électrons — une propriété quantique qui interdit à deux électrons d’occuper le même état. Sa densité est colossale : une cuillerée à café de matière d’une naine blanche pèserait environ une tonne. Elle ne produit plus d’énergie par fusion, mais rayonne la chaleur accumulée pendant des milliards d’années.

Un refroidissement très lent

Les naines blanches refroidissent très lentement, sur des dizaines de milliards d’années. Les plus froides connues ont des températures de surface inférieures à 4 000 K. On théorise l’existence de naines noires — des naines blanches complètement refroidies — mais l’univers n’est pas encore assez vieux pour qu’elles se soient formées.

Les supernovas de type Ia

Dans un système binaire, une naine blanche peut accumuler de la matière provenant d’une étoile compagnon. Si sa masse dépasse la limite de Chandrasekhar (1,44 masse solaire), la pression de dégénérescence ne peut plus la soutenir : elle explose en supernova de type Ia. Ces explosions, d’une luminosité prévisible, sont utilisées comme chandelles standard pour mesurer les distances cosmiques.

Le saviez-vous ?

La première naine blanche découverte est Sirius B, le compagnon de Sirius. En 1915, Walter Adams mesure sa température et sa luminosité et réalise qu’elle doit être d’une densité inimaginable. Cette découverte a été l’une des premières confirmations observationnelles de la dégénérescence électronique.

Questions fréquentes

Le Soleil deviendra-t-il une naine blanche ?

Oui. Dans environ 5 milliards d’années, le Soleil gonflera en géante rouge, expulsera ses couches externes et son cœur résiduel se contractera en naine blanche d’environ 0,6 masse solaire, de la taille de la Terre.

Quelle est la limite de Chandrasekhar ?

C’est la masse maximale qu’une naine blanche peut avoir sans s’effondrer, soit environ 1,44 masse solaire. Au-delà, la pression de dégénérescence des électrons ne suffit plus et l’étoile explose en supernova ou s’effondre en étoile à neutrons.

Combien de temps met une naine blanche à refroidir ?

Des dizaines de milliards d’années. Aucune naine blanche n’a encore eu le temps de refroidir complètement depuis la formation de l’univers. Les plus froides observées ont des températures de surface de quelques milliers de kelvin.