Quand nous regardons le Soleil, nous voyons une étoile qui rayonne dans des teintes de jaune, d’orange et de blanc. Dans l’univers, les étoiles affichent une palette de couleurs allant des rouges brûlants aux bleus étincelants, leurs teintes étant principalement dictées par leur température de surface. Mais et si la palette stellaire s’étendait au-delà des couleurs auxquelles nous sommes habitués ? De nouvelles découvertes font émerger des possibilités inattendues, suggérant que les naines blanches, ces résidus denses d’étoiles mortes, pourraient briller dans des nuances de rose, de violet et même de vert.
Pour la première fois, des astronomes ont repéré une étoile qui semble verte à l’œil nu. Cette étoile avait atteint la fin de sa vie et avait assimilé des matériaux rocheux issus de son système planétaire, lui donnant une apparence vert chartreuse. Les résultats, publiés dans la revue RAS Techniques et Instruments, suggèrent que les débris planétaires peuvent pousser les étoiles à naines blanches à émettre une gamme entière de couleurs lorsqu’on les observe de près.
Étoile zombie
Lorsqu’une étoile comme le Soleil consomme tout son combustible nucléaire, elle expulse ses couches externes pour former une nébuleuse planétaire, laissant au centre son noyau dense et mort. Ces zombies cosmiques, connus sous le nom de naines blanches, sont extrêmement chaudes et il leur arrive de briller d’une lumière blanche ou bleu pâle. (Plus une étoile est chaude, plus une partie importante de sa lumière est émise dans des longueurs d’onde plus courtes et bleues.)
« La plupart des étoiles, y compris la plupart des naines blanches, se comportent comme de “bons radiateurs”, donc leur couleur est déterminée presque entièrement par la température. Mais personne n’avait vraiment exploré ce qui pourrait être possible d’autre pour les naines blanches », a déclaré dans un communiqué Mark Hollands, astronome de l’Université de Warwick au Royaume-Uni qui a dirigé l’étude. « Il s’avère que ces étoiles incroyablement denses peuvent produire des couleurs auxquelles personne ne s’attendait, et certaines m’ont vraiment surpris. »
La clé de cette palette colorée surprenante réside dans la densité de l’étoile. Les atmosphères entourant les naines blanches les plus froides peuvent atteindre la même densité que l’eau, des millions de fois plus dense que la photosphère du Soleil, couche la plus basse de son atmosphère. Dans ces conditions, des éléments traces tels que le carbone, le calcium et le sodium interagissent avec le plasma d’hélium extrêmement dense qui entoure l’étoile.
Cela fait que les éléments absorbent la lumière sur une plage de couleurs plus large que ce qu’ils feraient à des densités plus faibles. En conséquence, la couleur de l’étoile passe des teintes orangées, blanches et bleues plus habituelles, selon l’étude.
Choisissez une couleur
L’équipe d’astronomes derrière l’étude s’est donné pour objectif d’observer les vraies couleurs des naines blanches. Malheureusement, il n’existe pas de naines blanches suffisamment proches pour être observées directement. Les astronomes se sont donc appuyés sur le spectre étoile.
Le spectre constitue une empreinte distinctive produite lorsque la lumière d’une étoile est séparée en ses couleurs constitutives, permettant de déduire sa chimie. En traitant le spectre à travers un modèle de la vision des couleurs humaine, les astronomes ont constaté que les couleurs des naines blanches se répartissent en groupes distincts en fonction de la composition de leur atmosphère.
Les naines blanches riches en carbone affichent généralement une teinte rose ou violette, tandis que celles qui se nourrissent de débris issus d’astéroïdes et de comètes, ou des restes d’anciens systèmes planétaires, tirent davantage vers le jaune. Les naine blanche plus froides avec des atmosphères d’hydrogène et d’hélium mélangés affichent souvent une teinte cyan ou bleu pâle, due aux collisions entre les molécules d’hydrogène et les atomes d’hélium dans leurs atmosphères ultra-denses.
Une étoile en particulier, nommée WD J1330+6435, sortait du lot. L’étoile affiche environ 4 000 °C (environ 7 232 °F) et se situe à quelque 284 années-lumière de la Terre. Elle avait ingéré le matériau rocheux de ses planètes en orbite, riches en calcium, en lithium et en sodium. Lorsque ces éléments entrent en contact avec l’atmosphère de la naine blanche, l’interaction produit une lumière verte chartreuse, selon les modèles de l’équipe.
« Les traces de sodium dans l’atmosphère de cette naine blanche absorbent la partie orange du spectre, laissant derrière elles une lueur verte fantomatique », a déclaré Hollands. « Imaginez-vous sur une planète et regardez une étoile verte dans le ciel. Ça donne l’impression d’un extrait de science-fiction. »
L’équipe a également trouvé ce qui pourrait être l’étoile la plus rouge jamais observée : WD J1011+2845, une naine blanche voisine à seulement 48 années-lumière de la Terre. L’étoile possède une zone de convection profonde qui a transporté le carbone de son noyau jusqu’à sa surface, déformant tellement sa lumière qu’elle affiche une teinte rose saumon prononcée.
Cependant, ces naines blanches pourraient n’être que quelques rares exceptions colorées. L’équipe a aussi étudié 151 naines blanches situées dans un rayon d’environ 65 années-lumière autour de la Terre et seulement cinq d’entre elles montraient des couleurs inhabituelles (deux jaunes et trois roses).
Cela suggère qu’environ une naine blanche sur trente à travers l’Univers pourrait émettre des couleurs inhabituelles. « Une sur trente peut sembler peu, mais à l’échelle de l’ensemble de la population des naines blanches dans l’Univers, cela représente encore pas mal d’étoiles étrangement colorées », a déclaré Boris Gänsicke, professeur de physique à l’Université de Warwick et co-auteur de l’étude. « Et pourtant, si nous prenons la médiane au sein d’une population représentative de naines blanches, nous avons constaté que la naine blanche moyenne est vraiment blanche. »
