Une nouvelle particule née à l'intérieur des étoiles naines blanches à l'hélium, disent les physiciens

Les étoiles naines blanches sont des braises incandescentes, les restes de petites étoiles qui n'ont plus de combustible à brûler. Mais quelques-unes sont constituées d'hélium et ce sont elles que nous regardons aujourd'hui.

Parce qu'elles ne génèrent pas de chaleur par elles-mêmes, les naines blanches finiront par devenir si froides qu'elles devraient cesser d'émettre des quantités importantes de chaleur et de lumière. Mais ce processus de refroidissement prend des siècles, bien plus longtemps même que l'âge de l'univers, donc on ne pense pas encore qu'il existe de soi-disant naines noires.

La vitesse précise à laquelle les naines blanches refroidissent dépend de leur structure interne. C'est assez bien compris pour les naines blanches à la vanille ordinaire. Mais la saveur d'hélium réserve quelques surprises.

L'opinion conventionnelle est que l'hélium sous haute pression forme un plasma de noyaux dans une mer d'électrons. Lorsque la pression augmente, les noyaux s'ordonnent pour former un cristal. Les propriétés de ce cristal d'hélium déterminent la vitesse à laquelle l'étoile se refroidit.

Récemment, cependant, des astrophysiciens ont souligné que l'hélium peut également former un condensat de Bose-Einstein. La question que Paulo Bedaque de l'Université du Maryland à College Park et quelques amis étudient est de savoir comment la présence d'un tel condensat pourrait affecter les propriétés de l'étoile.

Il s'avère que les condensats d'hélium ont un comportement extraordinairement riche dans lequel divers types de quasiparticules peuvent se former. Ces quasiparticules sont essentiellement des excitations quantifiées dans le condensat et ont été bien étudiées pour les condensats ordinaires.

Parce que ces quasiparticules transportent de l'énergie à travers et hors d'un condensat, elles réduisent sa chaleur spécifique.

Ce que Bedaque et co ont trouvé est une quasi-particule entièrement nouvelle qui émerge dans les naines blanches d'hélium en raison des contraintes supplémentaires sur le comportement du condensat au centre d'un objet aussi dense.

Cette quasiparticule, disent-ils, réduit la chaleur spécifique du noyau nain blanc de deux ordres de grandeur par rapport à un noyau cristallin.

Les conséquences ne sont pas difficiles à appréhender. La chaleur spécifique plus faible signifie que les naines blanches à l'hélium devraient se refroidir beaucoup plus rapidement qu'on ne le pensait auparavant. En fait, Bedaque et co suggèrent que ce refroidissement plus rapide devrait être détectable.

Il s'avère qu'il existe une anomalie connue dans les températures des naines blanches à l'hélium. Il y a quelques années, des astronomes ont trouvé un groupe de naines blanches à l'hélium dans un amas globulaire à quelques milliers d'années-lumière d'ici.

Tracez la température et la magnitude des naines blanches et les astronomes constatent généralement que la séquence d'étoiles devient plus froide et moins brillante jusqu'à ce qu'elles ne soient plus visibles par le télescope qu'elles utilisent.

Mais avec ces naines blanches à l'hélium, les astronomes ont vu autre chose : la séquence s'est terminée bien au-dessus de la limite de magnitude des observations (qui ont été faites avec Hubble). Pour une raison quelconque, les étoiles les plus sombres, les plus cool et les plus anciennes ne sont pas là où elles sont censées être

Personne ne sait pourquoi, mais la nouvelle quasiparticule et le refroidissement qu'elle provoque soulèvent une possibilité. Peut-être que les naines blanches à l'hélium traversent une sorte de transition interne en vieillissant, ce qui les fait refroidir soudainement beaucoup plus rapidement que prévu. C'est pourquoi les étoiles les plus anciennes et les plus froides ne suivent pas le schéma habituel de refroidissement.

Pour le moment, ce n'est qu'une supposition. Bedaque et co disent qu'il faut beaucoup plus de modélisation pour bien comprendre comment tout cela pourrait fonctionner. Plus de données sur les vraies naines blanches à l'hélium seraient également utiles.

On dirait que quelques mois intéressants à venir pour ces gars-là.

Réf : arxiv.org/abs/1111.1343 : Condensat Nucléaire Et Naines Blanches Hélium

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