Illustration de l'origine des champs magnétiques chez les naines blanches en binaires proches (à lire dans le sens inverse des aiguilles d'une montre). Le champ magnétique apparaît lorsqu'une naine blanche en cristallisation s'accumule à partir d'une étoile compagnon et par conséquent commence à tourner rapidement. Lorsque le champ des naines blanches se connecte avec le champ de l'étoile secondaire, le transfert de masse s'arrête pendant une période de temps relativement courte. Crédit :Paula Zorzi
Un mécanisme dynamo pourrait expliquer les champs magnétiques incroyablement puissants dans les étoiles naines blanches selon une équipe internationale de scientifiques, dont un astronome de l'Université de Warwick.
L'un des phénomènes les plus frappants en astrophysique est la présence de champs magnétiques. Comme la Terre, les étoiles et les restes stellaires tels que les naines blanches en ont un. On sait que les champs magnétiques des naines blanches peuvent être un million de fois plus forts que celui de la Terre. Cependant, leur origine est un mystère depuis la découverte de la première naine blanche magnétique dans les années 1970. Plusieurs théories ont été proposées, mais aucun d'entre eux n'a été en mesure d'expliquer les différents taux d'occurrence des naines blanches magnétiques, à la fois en tant qu'étoiles individuelles et dans différents environnements d'étoiles binaires.
Cette incertitude peut être levée grâce aux recherches d'une équipe internationale d'astrophysiciens, dont le professeur Boris Gänsicke de l'Université de Warwick et dirigé par le professeur Dr. Matthias Schreiber du Núcleo Milenio de Formación Planetaria à l'Universidad Santa María au Chili. L'équipe a montré qu'un mécanisme dynamo similaire à celui qui génère des champs magnétiques sur Terre et sur d'autres planètes peut fonctionner dans les naines blanches, et produire des champs beaucoup plus forts. Cette recherche, financé en partie par le Science and Technology Facilities Council (STFC) et le Leverhulme Trust, a été publié dans la prestigieuse revue scientifique Astronomie de la nature .
Le professeur Boris Gänsicke du Département de physique de l'Université de Warwick a déclaré :« Nous savons depuis longtemps qu'il manquait quelque chose dans notre compréhension des champs magnétiques chez les naines blanches, car les statistiques dérivées des observations n'avaient tout simplement pas de sens. L'idée que, au moins dans certaines de ces étoiles, le champ est généré par une dynamo peut résoudre ce paradoxe. Certains d'entre vous se souviennent peut-être des dynamos sur les vélos :faire tourner un aimant produit du courant électrique. Ici, ça marche dans l'autre sens, le mouvement de la matière conduit à des courants électriques, qui à leur tour génèrent le champ magnétique."
Une naine blanche magnétique cristallisante s'accroissant du vent de son étoile compagne. Crédit :Paula Zorzi
Selon le mécanisme de dynamo proposé, le champ magnétique est généré par des courants électriques provoqués par un mouvement convectif dans le noyau de la naine blanche. Ces courants convectifs sont provoqués par la chaleur s'échappant du noyau se solidifiant.
"L'ingrédient principal de la dynamo est un noyau solide entouré d'un manteau convectif - dans le cas de la Terre, c'est un noyau de fer solide entouré de fer liquide convectif. Une situation similaire se produit chez les naines blanches lorsqu'elles ont suffisamment refroidi, " explique Matthias Schreiber.
L'astrophysicien explique qu'au début, après que l'étoile a éjecté son enveloppe, la naine blanche est très chaude et composée de carbone liquide et d'oxygène. Cependant, quand il a suffisamment refroidi, il commence à cristalliser au centre et la configuration devient similaire à celle de la Terre :un noyau solide entouré d'un liquide convectif. "Comme les vitesses dans le liquide peuvent devenir beaucoup plus élevées chez les naines blanches que sur Terre, les champs générés sont potentiellement beaucoup plus forts. Ce mécanisme dynamo peut expliquer les taux d'occurrence des naines blanches fortement magnétiques dans de nombreux contextes différents, et surtout celles des naines blanches dans les étoiles binaires" dit-il.
Ainsi, cette recherche pourrait résoudre un problème vieux de plusieurs décennies. "La beauté de notre idée est que le mécanisme de génération de champ magnétique est le même que dans les planètes. Cette recherche explique comment les champs magnétiques sont générés dans les naines blanches et pourquoi ces champs magnétiques sont beaucoup plus forts que ceux sur Terre. Je pense que c'est un bon exemple de la façon dont une équipe interdisciplinaire peut résoudre des problèmes avec lesquels les spécialistes d'un seul domaine auraient eu des difficultés, " ajoute Schreiber.
Les prochaines étapes de cette recherche, dit l'astrophysicien, sont d'effectuer un modèle plus détaillé du mécanisme dynamo et de tester observationnellement les prédictions supplémentaires de ce modèle.
