La découverte d’un pulsar nain blanc éclaire l’évolution des étoiles

Les naines blanches sont de petites étoiles denses généralement de la taille d’une planète. Ils se forment lorsqu’une étoile de faible masse a brûlé tout son carburant, perdant ses couches externes. Parfois appelés “fossiles stellaires”, ils offrent un aperçu des différents aspects de la formation et de l’évolution des étoiles.

Un type rare de pulsar nain blanc a été découvert pour la deuxième fois seulement, dans le cadre de recherches menées par l’Université de Warwick. Les pulsars nains blancs comprennent un reste stellaire brûlé en rotation rapide appelé nain blanc, qui fouette sa voisine – une naine rouge – avec de puissants faisceaux de particules électriques et de rayonnement, provoquant l’éclaircissement et la décoloration de l’ensemble du système à intervalles réguliers. . Cela est dû à de puissants champs magnétiques, mais les scientifiques ne savent pas ce qui les cause.

Une théorie clé qui explique les champs magnétiques puissants est le “modèle de la dynamo” – selon laquelle les naines blanches ont des dynamos (générateurs électriques) dans leur noyau, tout comme la Terre, mais beaucoup plus puissantes. Mais pour que cette théorie soit testée, les scientifiques devaient rechercher d’autres pulsars nains blancs pour voir si leurs prédictions étaient vraies.

Publié aujourd’hui dans Astronomie naturelle, des scientifiques financés par le UK Science and Technology Facilities Council (STFC) décrivent le pulsar nain blanc nouvellement détecté, J191213.72-441045.1 (J1912-4410 en abrégé). Ce n’est que la deuxième fois qu’un tel système stellaire est découvert, après la découverte d’AR Scorpii (AR Sco) en 2016.

A 773 années-lumière de la Terre et tournant 300 fois plus vite que notre planète, le pulsar nain blanc a une taille similaire à la Terre, mais une masse au moins aussi grande que le Soleil. Cela signifie qu’une cuillère à café de matière naine blanche pèserait environ 15 tonnes. Les naines blanches commencent leur vie à des températures extrêmement chaudes avant de se refroidir pendant des milliards d’années, et la basse température de J1912−4410 indique un âge avancé.

Le Dr Ingrid Pelisoli, du département de physique de l’Université de Warwick, a déclaré : “L’origine des champs magnétiques est une grande question ouverte dans de nombreux domaines de l’astronomie, et cela est particulièrement vrai pour les étoiles naines blanches. Les champs magnétiques dans les naines blanches peuvent être plus que un million de fois plus puissant que le champ magnétique du Soleil, et le modèle de la dynamo aide à expliquer pourquoi.La découverte de J1912−4410 a constitué une avancée décisive dans ce domaine.

“Nous avons utilisé les données de quelques enquêtes différentes pour trouver des candidats, en nous concentrant sur des systèmes qui avaient des caractéristiques similaires à AR Sco. Nous avons suivi tous les candidats avec ULTRACAM, qui détecte les variations de lumière très rapides attendues des pulsars nains blancs. Après avoir observé quelques dizaines candidats, nous en avons trouvé un qui présentait des variations de lumière très similaires à AR Sco. Notre campagne de suivi avec d’autres télescopes a révélé que toutes les cinq minutes environ, ce système envoyait un signal radio et rayons X dans notre direction.

“Cela a confirmé qu’il y a plus de pulsars nains blancs là-bas, comme prédit par les modèles précédents. Il y avait d’autres prédictions faites par le modèle dynamo, qui ont été confirmées par la découverte de J1912−4410. le système pulsar devrait être froid. Leurs compagnons devraient être suffisamment proches pour que l’attraction gravitationnelle de la naine blanche soit dans le passé suffisamment forte pour capturer la masse du compagnon, ce qui les amène à tourner rapidement. Toutes ces prédictions sont valables pour le découverte d’un nouveau pulsar : la naine blanche est plus froide que 13 000 K, tourne sur son axe une fois toutes les cinq minutes et l’attraction gravitationnelle de la naine blanche a un fort effet sur le compagnon.

“Cette recherche est une excellente démonstration que la science fonctionne – nous pouvons faire des prédictions et les tester, et c’est ainsi que toute science progresse.”

Le Dr Pelisoli fait partie du premier groupe de chercheurs et d’étudiants au doctorat soutenu par un don philanthropique privé de 3,5 millions de livres sterling d’un ancien élève de Warwick. L’un des dons les plus importants pour l’étude de l’astronomie et de l’astrophysique au Royaume-Uni, ce don permet à la prochaine génération d’astronomes d’explorer les confins de notre univers.

Axel Schwope, de l’Institut Leibniz d’Astrophysique de Potsdam (AIP), qui dirige une étude complémentaire publiée sous forme de lettre dans Astronomy and Astrophysics, a ajouté : “Nous sommes ravis d’avoir trouvé indépendamment l’objet dans l’étude à rayons X de tout le ciel réalisée avec SRG/eROSITA L’enquête de suivi avec le satellite XMM-Newton de l’ESA a révélé les pulsations dans le régime des rayons X à haute énergie, confirmant ainsi la nature inhabituelle du nouvel objet et établissant fermement les pulsars nains blancs comme une nouvelle classe. “