La vision répandue des naines blanches comme inertes, les étoiles à refroidissement lent ont été contestées par les observations du télescope spatial Hubble de la NASA/ESA. Un groupe international d'astronomes a découvert la première preuve que les naines blanches peuvent ralentir leur taux de vieillissement en brûlant de l'hydrogène à leur surface.

"Nous avons trouvé la première preuve d'observation que les naines blanches peuvent encore subir une activité thermonucléaire stable, " a expliqué Jianxing Chen de l'Alma Mater Studiorum Università di Bologna et de l'Institut national italien d'astrophysique, qui a mené cette recherche. "C'était une surprise, car cela va à l'encontre de ce que l'on croit communément."

Les naines blanches sont les étoiles à refroidissement lent qui ont rejeté leurs couches externes au cours des dernières étapes de leur vie. Ce sont des objets communs dans le cosmos; environ 98% de toutes les étoiles de l'Univers finiront par devenir des naines blanches, y compris notre propre Soleil. L'étude de ces étapes de refroidissement aide les astronomes à comprendre non seulement les naines blanches, mais aussi leurs premiers stades.

Pour étudier la physique qui sous-tend l'évolution des naines blanches, les astronomes ont comparé les naines blanches refroidissantes dans deux collections massives d'étoiles :les amas globulaires M3 et M13 . Ces deux amas partagent de nombreuses propriétés physiques telles que l'âge et la métallicité mais les populations d'étoiles qui donneront éventuellement naissance aux naines blanches sont différentes. En particulier, la couleur globale des étoiles à un stade évolutif connu sous le nom de branche horizontale est plus bleue dans M13, indiquant une population d'étoiles plus chaudes. Cela fait de M3 et M13 ensemble un laboratoire naturel parfait pour tester comment différentes populations de naines blanches se refroidissent.

"La superbe qualité de nos observations Hubble nous a fourni une vue complète des populations stellaires des deux amas globulaires, " a poursuivi Chen. " Cela nous a permis de vraiment comparer la façon dont les étoiles évoluent dans M3 et M13. "

À l'aide de la caméra à champ large 3 de Hubble, l'équipe a observé M3 et M13 à des longueurs d'onde proches de l'ultraviolet, leur permettant de comparer plus de 700 naines blanches dans les deux clusters. Ils ont découvert que M3 contient des naines blanches standard qui refroidissent simplement des noyaux stellaires. M13, d'autre part, contient deux populations de naines blanches :les naines blanches standard et celles qui ont réussi à s'accrocher à une enveloppe externe d'hydrogène, leur permettant de brûler plus longtemps et donc de refroidir plus lentement.

En comparant leurs résultats avec des simulations informatiques de l'évolution stellaire dans M13, les chercheurs ont pu montrer qu'environ 70% des naines blanches de M13 brûlent de l'hydrogène sur leurs surfaces, ralentir la vitesse à laquelle ils se refroidissent.

Cette découverte pourrait avoir des conséquences sur la façon dont les astronomes mesurent l'âge des étoiles de la Voie lactée. L'évolution des naines blanches a déjà été modélisée comme un processus de refroidissement prévisible. Cette relation relativement simple entre l'âge et la température a conduit les astronomes à utiliser le taux de refroidissement des naines blanches comme horloge naturelle pour déterminer l'âge des amas d'étoiles, particulièrement les amas globulaires et ouverts. Cependant, des naines blanches brûlant de l'hydrogène pourraient rendre ces estimations d'âge inexactes jusqu'à 1 milliard d'années.

"Notre découverte remet en question la définition des naines blanches alors que nous considérons une nouvelle perspective sur la façon dont les étoiles vieillissent, " a ajouté Francesco Ferraro de l'Alma Mater Studiorum Università di Bologna et de l'Institut national italien d'astrophysique, qui a coordonné l'étude. "Nous étudions maintenant d'autres amas similaires à M13 pour contraindre davantage les conditions qui poussent les étoiles à maintenir la fine enveloppe d'hydrogène qui leur permet de vieillir lentement."

L'étude est publiée dans Astronomie de la nature .