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

Beaucoup de naines blanches possèdent un cœur principalement composé de carbone et d’oxygène. Ce cœur peut cristalliser au cours du refroidissement : toutes ne sont pas déjà solides. La pression de dégénérescence des électrons, d’origine quantique, s’oppose à l’effondrement gravitationnel. Leur très forte densité associe une masse comparable à celle d’une étoile à un volume voisin de celui de la Terre.

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 devenues très froides et sombres, 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. Certaines évolutions conduisent à une explosion thermonucléaire de type Ia ; d’autres scénarios font intervenir deux naines blanches. La limite de Chandrasekhar, de l’ordre de 1,4 masse solaire dans le cas idéal considéré, est importante, mais toutes les supernovas Ia ne se résument pas au franchissement de ce seuil. Leurs courbes de lumière permettent de calibrer leur luminosité pour mesurer des distances.

Le saviez-vous ?

Sirius B, le compagnon de Sirius, a joué un rôle important dans la compréhension des naines blanches. Sa faible luminosité malgré sa température élevée implique une petite surface émettrice. Associée à sa masse, cette taille révèle une densité très élevée.

Questions fréquentes

Le Soleil deviendra-t-il une naine blanche ?

Oui. Dans environ 5 milliards d’années, le Soleil commencera sa transformation en géante rouge. Après les étapes suivantes de son évolution et la perte de ses couches externes, il laissera une naine blanche. Les 5 milliards d’années ne datent donc pas directement l’apparition de ce résidu final.

Quelle est la limite de Chandrasekhar ?

C’est une limite de masse du modèle de naine blanche soutenue par la dégénérescence électronique, de l’ordre de 1,4 masse solaire. La composition, la rotation et les conditions d’évolution interviennent dans le devenir réel de l’objet. La valeur ne suffit pas, à elle seule, à annoncer une explosion de type Ia.

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.