Comment prévoir une naine bleue qui n’existe pas encore ?
La naine bleue présentée ici n’est pas une étoile chaude de type O ou B sur la séquence principale. C’est une étape évolutive théorique que les calculs prévoient pour une naine rouge de très faible masse dans plusieurs milliers de milliards d’années. Aucune de ces naines rouges n’a encore achevé une vie bien plus longue que l’âge actuel de l’Univers. Les astronomes n’ont donc jamais observé cette forme de naine bleue : ils prévoient ses futures variations de température et de luminosité à l’aide des équations de structure stellaire et de modèles numériques.
- État observationnel Une étape théorique sans aucun exemple dans l’Univers actuel
- Point de départ Une naine rouge de très faible masse consomme son hydrogène pendant une durée immense.
- Évolution Dans les modèles, sa surface chauffe et devient plus bleue, sans que l’étoile devienne massive.
- Issue Certains modèles prévoient une naine blanche d’hélium sans grand passage par le stade de géante rouge.
Pourquoi une naine rouge finirait-elle par chauffer ?
La convection peut mélanger une vaste région de l’intérieur d’une naine rouge de très faible masse. À mesure que l’hydrogène se transforme en hélium pendant des durées immenses, la composition chimique moyenne et la structure interne de l’étoile changent. Les modèles calculent une trajectoire où la luminosité et la température effective augmentent durant la consommation du combustible restant. La hausse de température déplace le spectre vers les courtes longueurs d’onde, d’où le nom « bleue ». L’étoile ne gagne pas de masse et ne se transforme pas en étoile chaude de grande masse.
Le bleu d’une naine bleue n’est pas la couleur d’une photographie observée : il indique une hausse de température dans le modèle de l’avenir d’une étoile de faible masse.
Pourquoi pourrait-elle ne pas devenir une géante rouge ?
Lorsqu’une étoile comme le Soleil épuise l’hydrogène de son cœur, les structures du cœur et des couches externes se différencient fortement, puis l’étoile se dilate en géante rouge. Une étoile de très faible masse peut mélanger son combustible dans une zone plus vaste grâce à la convection et suivre une évolution sans cette énorme expansion. Dans un modèle représentatif d’une étoile de 0,10 masse solaire, l’étoile traverse un stade de naine bleue plus chaude avant de devenir une naine blanche principalement composée d’hélium. Ce résultat reposant sur une masse et des hypothèses physiques précises, il ne doit pas être appliqué tel quel à toutes les naines rouges.
Quelle succession d’étapes futures les modèles décrivent-ils ?
- Long stade de naine rouge L’étoile fusionne l’hydrogène très lentement et reste sur la séquence principale pendant des milliers de milliards d’années.
- Stade de naine bleue Les calculs la montrent plus chaude et plus lumineuse à mesure que sa composition interne change.
- Fin de la fusion La production d’énergie cesse lorsque l’hydrogène utilisable diminue.
- Résidu de naine blanche Selon le modèle, elle refroidit sous la forme d’un petit résidu riche en hélium.
La chronologie et la trajectoire exactes de chaque étape peuvent varier selon la masse, la composition chimique et la manière de calculer la convection et le transport de matière. La conclusion qu’il n’y a pas encore eu assez de temps pour en former une découle cependant de l’immense écart entre la durée de vie des étoiles de faible masse et l’âge actuel de l’Univers.
En quoi diffère-t-elle d’une « naine bleue de la séquence principale » ?
Les étoiles de types O et B de classe de luminosité V peuvent techniquement être appelées naines bleues. Elles sont massives, lumineuses, de courte durée et réellement observées aujourd’hui. La naine bleue dont il est question ici est au contraire l’avenir d’une petite naine rouge qui vit très longtemps. Confondre les deux mène à affirmer que « les naines bleues ont déjà été découvertes » ou qu’« une naine rouge devient une étoile massive ». Il faut d’abord vérifier si le contexte mentionne « le futur lointain d’une naine rouge de faible masse ».
« Non observée » ne signifie pas « sans fondement ». Il s’agit d’une prédiction de modèles physiques que le temps cosmique écoulé ne permet pas encore de vérifier directement.
Sources