Partie 5
- La seule énergie dont dispose une naine blanche est l'énergie thermique. Les noyaux des atomes sont en mouvement chaotique parce qu'ils sont dispersés par le gaz électronique dégénéré. Avec le temps, le mouvement des noyaux ralentit, ce qui équivaut au processus de refroidissement. Le gaz électronique, qui ne ressemble à aucun autre gaz connu sur Terre, a une conductivité thermique exceptionnelle et les électrons transportent l'énergie thermique vers la surface, où elle est émise dans l'espace par l'atmosphère.
- Les astronomes comparent le refroidissement d'une naine blanche chaude au refroidissement d'une tige de fer sortie d'un feu. Au début, le nain blanc se refroidit rapidement, mais au fur et à mesure que la température à l'intérieur de lui baisse, le refroidissement ralentit. On estime qu'au cours des premiers centaines de millions d'années, la luminosité d'une naine blanche a diminué de 1% de la luminosité du Soleil. Finalement, le nain blanc doit disparaître et devenir un nain noir, mais cela pourrait prendre des billions d'années, et de nombreux scientifiques pensent qu'il est douteux que l'univers soit assez vieux pour que des nains noirs y apparaissent.
- D'autres astronomes croient que même dans la phase initiale, lorsque la naine blanche est encore très chaude, la vitesse de refroidissement est lente. Et lorsque la température de sa surface descend à l'ordre de la température du Soleil, le taux de refroidissement augmente et s'estompe très rapidement. Quand les intestins de la naine blanche refroidissent suffisamment, ils durcissent.
- Quoi qu'il en soit, si nous supposons que l'univers a plus de 10 milliards d'années, les nains rouges qu'il contient doivent être beaucoup plus grands que les blancs. Sachant cela, les astronomes recherchent des nains rouges. Jusqu'à présent, ils n'ont pas réussi. Les masses de naines blanches ne sont pas bien définies. Ils peuvent être installés de manière fiable pour les composants de systèmes doubles, comme dans le cas de Sirius. Mais seuls quelques nains blancs font partie des étoiles doubles. Dans les trois cas les plus étudiés, les masses de naines blanches, mesurées avec une précision de plus de 10%, étaient inférieures à la masse du Soleil et représentaient environ la moitié de cette masse. Théoriquement, la masse limite d'une étoile complètement dégénérée et non rotative devrait être de 1,2 fois la masse du Soleil. Cependant, si les étoiles tournent, mais très probablement, il est possible que les masses soient plusieurs fois plus grandes que la masse solaire.
- La gravité à la surface des naines blanches est environ 60 à 70 fois supérieure à celle du Soleil. Si une personne pèse 75 kg sur Terre, elle pèserait 2 tonnes sur le Soleil, et à la surface d'une naine blanche, son poids serait de 120-140 tonnes. Compte tenu du fait que les rayons des naines blanches ne diffèrent pas beaucoup et que leurs masses coïncident presque, nous pouvons conclure que la gravité à la surface d'une naine blanche est approximativement la même. Il y a beaucoup de nains blancs dans l'Univers. Ils étaient autrefois considérés comme rares, mais une étude attentive des plaques photographiques obtenues à l'Observatoire du Mont Palomar a montré que leur nombre dépassait 1500. Les astronomes croient que la fréquence des naines blanches est constante, du moins depuis les 5 derniers milliards d'années. Les naines blanches sont probablement la classe d'objets la plus nombreuse dans le ciel.
La question se pose : toutes les étoiles deviennent-elles des naines blanches à la fin de leur évolution ? Sinon, quelle partie des étoiles passe sur la scène du nain blanc ?
- L'étape la plus importante dans la résolution du problème a été faite lorsque les astronomes ont mis la position des étoiles centrales des nébuleuses planétaires sur le diagramme de la température - luminosité. Pour comprendre les propriétés des étoiles situées au centre des nébuleuses planétaires, considérons ces corps célestes.
- Sur les photographies, la nébuleuse planétaire ressemble à une masse étendue de gaz ellipsoïdaux avec une étoile faible mais chaude au centre. En fait, il s'agit d'une masse complexe, turbulente et concentrique, qui se dilate à des vitesses de 15 à 50 km/s. Bien que ces formations ressemblent à des anneaux, il s'agit en fait de coquilles dont la vitesse turbulente des gaz est d'environ 120 km/s. Il s'est avéré que les diamètres de plusieurs nébuleuses planétaires auxquelles la distance a été mesurée étaient d'environ 1 année-lumière, soit environ 10 billions de kilomètres. En se dilatant à ces vitesses, le gaz dans la gaine devient très déchargé et ne peut être excité, et ne peut donc pas être vu après 100 000 ans.