Une étoile morte pourrait devenir bien plus massive que ce que prédit une célèbre limite de l’astrophysique.
Quand une étoile semblable au Soleil arrive en fin de vie, elle expulse ses couches extérieures. Son cœur peut alors devenir une naine blanche : un astre extrêmement dense, qui conserve une masse considérable dans un volume comparable à celui de la Terre. Privée de nouvelles réactions nucléaires importantes, cette étoile se refroidit progressivement.
Vue d’artiste d’une naine blanche magnétique. Les lignes représentent son champ magnétique.
Crédit : ESO/L. Calçada. CC BY 4.0.
Mais une naine blanche ne peut pas accumuler de la matière indéfiniment. Sa propre gravité cherche à l’écraser, alors que les électrons présents dans sa matière résistent à cette compression. Pour un astre classique, peu magnétisé et tournant lentement, cet équilibre ne tient plus au-delà d’environ 1,4 fois la masse du Soleil. Au-delà de cette limite, c’est l’effondrement gravitationnel.
Cette valeur porte le nom de limite de Chandrasekhar. Des chercheurs ont voulu savoir ce qu’elle devient si la naine blanche possède un champ magnétique extrêmement puissant. Un tel champ peut exercer une pression supplémentaire à l’intérieur de l’étoile et modifier sa résistance à la gravité.
L’équipe a utilisé un programme informatique capable de suivre l’évolution d’une étoile depuis sa jeunesse jusqu’au stade de naine blanche. Elle a ensuite simulé l’arrivée de matière provenant d’une étoile compagne. Ce scénario permet de suivre simultanément l’augmentation de masse, la contraction de l’astre et le renforcement de son champ magnétique.
Dans l’un des modèles, la naine blanche commence avec une masse légèrement supérieure à celle du Soleil. Sans l’effet du magnétisme, sa limite approche 1,4 masse solaire, que l’on connaît déjà. Avec un champ interne suffisamment intense, elle pourrait atteindre environ 2,4 masses solaires, soit quelque 70 % de plus.
Le champ magnétique deviendrait plus puissant à mesure que l’étoile se contracte. Il contribuerait alors à soutenir ses couches contre leur propre poids. La masse maximale obtenue varie toutefois en fonction de la forme et de l’intensité du champ, ainsi que du refroidissement de l’astre.
Cette piste pourrait aider à comprendre certaines supernovae de type Ia, des explosions produites par des naines blanches. Quelques-unes semblent plus lumineuses que prévu. Les chercheurs cherchent désormais quelles observations permettraient de reconnaître, avant leur explosion, ces éventuelles naines blanches exceptionnellement massives.
