Partie 3
- Sirius est devenu le sujet d'intérêt universel et de nombreuses études, parce que les caractéristiques physiques du double système intrigué les astronomes. Compte tenu des particularités du mouvement de Sirius, de sa distance par rapport à la Terre et de l'amplitude des écarts par rapport au mouvement rectiligne, les astronomes ont réussi à déterminer les caractéristiques des deux étoiles du système, appelées Sirius A et Sirius B. La masse totale des deux étoiles était 3,4 fois la masse du Soleil. On a constaté que la distance entre les étoiles était presque 20 fois plus grande que la distance entre le Soleil et la Terre, c'est-à-dire approximativement égale à la distance entre le Soleil et Uranus ; la masse de Sirius A obtenue sur la base de la mesure des paramètres orbitaux était 2,5 fois plus grande que la masse du Soleil, et celle de Sirius B était de 95% de la masse du Soleil. Après avoir déterminé la luminosité des deux étoiles, on a découvert que Sirius A était presque 10 000 fois plus brillant que Sirius B. D'après la valeur absolue de Sirius A, nous savons qu'il est environ 35,5 fois plus lumineux que le Soleil. Il s'ensuit que la luminosité du Soleil est 300 fois supérieure à celle de Sirius B.
- La luminosité d'une étoile dépend de la température de sa surface et de sa taille, c'est-à-dire de son diamètre. La proximité du deuxième composant par rapport au Sirius A, plus brillant, rend extrêmement difficile la détermination de son spectre, qui est nécessaire pour régler la température de l'étoile. En 1915, en utilisant tous les moyens techniques dont disposait le plus grand observatoire de l'époque, le Mont Wilson (USA), des photos réussies du spectre Sirius furent obtenues. Cela a conduit à une découverte inattendue : la température du satellite était de 8000 K, alors que le Soleil avait une température de 5700 K. Ainsi, le satellite était en fait plus chaud que le Soleil, ce qui signifie que la luminosité d'une unité de sa surface était également plus élevée.
- En effet, un simple calcul montre que chaque centimètre de cette étoile émet quatre fois plus d'énergie qu'un centimètre carré de la surface du Soleil. Il s'ensuit donc que la surface du satellite devrait être 3004 fois plus petite que la surface du Soleil, et Sirius B devrait avoir un diamètre d'environ 40 000 km. Cependant, la masse de cette étoile représente 95% de la masse du Soleil. Cela signifie qu'une énorme quantité de matière doit être emballée dans un volume extrêmement petit, c'est-à-dire que l'étoile doit être dense. Grâce à de simples opérations arithmétiques, nous obtenons que la densité du satellite est presque 100 000 fois plus élevée que la densité de l'eau. Un centimètre cube de cette substance sur Terre pèserait 100 kg, et 0,5 litre de cette substance pèserait environ 50 tonnes.
- C'est l'histoire de la découverte de la première naine blanche. Et maintenant, posons-nous la question : comment peut-on comprimer une substance pour qu'un centimètre cube de celle-ci pèse 100 kg ?
- Lorsque, sous l'effet d'une pression élevée, la substance est comprimée à des densités élevées, comme dans le cas des naines blanches, un autre type de pression, appelée "pression dégénérée", entre en action. Elle apparaît à la plus forte compression de matière dans les entrailles de l'étoile. C'est la compression, et non les températures élevées, qui est la cause de la pression dégénérée. En raison de la forte compression, les atomes sont si serrés que les coquilles électroniques commencent à se pénétrer les unes les autres.
- La compression gravitationnelle de la naine blanche a lieu pendant longtemps, et les couches d'électrons continuent à se pénétrer l'une dans l'autre jusqu'à ce que la distance entre les noyaux devienne un ordre de grandeur du plus petit rayon de la couche d'électron. Les couches d'électrons internes représentent une barrière imperméable qui empêche toute compression supplémentaire. À la compression maximale, les électrons ne sont plus reliés à des noyaux individuels, mais se déplacent librement par rapport à eux. Le processus de séparation des électrons des noyaux est le résultat de l'ionisation sous pression. Lorsque l'ionisation est terminée, le nuage d'électrons se déplace par rapport au réseau de noyaux plus lourds, de sorte que la substance de la naine blanche acquiert certaines propriétés physiques caractéristiques des métaux. Dans une telle substance, l'énergie est transférée à la surface par des électrons, tout comme la chaleur se répand sur une tige de fer chauffée à une extrémité.