Une étude, dont les résultats intitulés «Core crystallization and pile-up in the cooling sequence of evolving white dwarfs» sont publiés dans la revue Nature, a permis, grâce aux données de la mission Gaia concernant les populations de naines blanches (*) dans la Voie lactée, de renforcer une théorie vieille de presque 50 ans qui stipule que les naines blanches se cristalliseraient en se refroidissant en devenant une sorte de diamant géant. Il devrait en être ainsi du Soleil.

Rappelons tout d'abord que «c'est au cours des années 1960 que divers astrophysiciens théoriciens, dont Edwin Salpeter en 1961 » ont compris «que le cœur d'une naine blanche devait assez rapidement se transformer en un immense réseau cristallin de noyaux de carbone et d'oxygène» de sorte qu'une «part importante du volume d'une naine blanche devait ainsi ressembler à une sorte de diamant géant, bien que la structure cristalline obtenue avec le carbone ne soit pas exactement celle du diamant sur Terre».

Cette théorie a été précisée par Hugh M. Van Horn en 1967 qui a abouti à la conclusion «que le processus de cristallisation devait se produire sur la base d'une théorie déjà avancée, en 1934, par le grand physicien Eugène Wigner» (**) de sorte qu'en fin de vie, une étoile comme le Soleil devrait se transformer en naine blanche et devenir en se refroidissant un 'cristal de Wigner' (***).

Aujourd'hui, «des observations faites avec l'aide de la mission Gaia dans l'espace» amène l'étude ici présentée à conforter cette théorie. En fait, «en précisant notamment la distance de 15.000 naines blanches situées à environ 300 années-lumière du Soleil, Gaia a permis de mesurer plus précisément leur luminosité intrinsèque» et donc leurs positions dans le diagramme de Hertzsprung-Russell.

Il est alors apparu que «tout un sous-ensemble de ces naines blanches, avec des couleurs et des luminosités spécifiques, ne correspondait à aucune des masses ni à aucun des âges attendus» à moins de «faire intervenir une source de chaleur supplémentaire ralentissant leur vieillissement de près de deux milliards d'années dans certains cas». Or «cette source de chaleur semble tout à fait correspondre à la chaleur latente libérée» par «la cristallisation des naines blanches attendue par les travaux de Van Horn» à «un moment de leur évolution».

Au bout du compte, ce sont «toutes les naines blanches» qui «se cristallisent à un certain moment de leur évolution, bien que pour les naines blanches plus massives cela se produit plus tôt». Il en résulte «que des milliards de naines blanches dans notre galaxie ont déjà terminé le processus et sont essentiellement des sphères de cristal dans le ciel». Pour ce qui concerne le Soleil, il «deviendra une naine blanche cristalline d'ici 10 milliards d'années».

En réalité, cette étude a non seulement eu «des preuves du dégagement de chaleur lors de la solidification», mais elle a également mis en évidence «qu'il faut dégager beaucoup plus d'énergie pour expliquer les observations». Celle-ci devrait provenir de «la cristallisation de l'oxygène qui coule ensuite vers le centre de l'étoile, un processus semblable à la sédimentation dans le lit d'une rivière sur la Terre»: comme «le carbone est alors repoussé vers le haut», cette séparation «libère de l'énergie gravitationnelle».

Liens externes complémentaires (source Wikipedia)

(*) Naine blanche

(**) Eugene Wigner

(***) Cristal de Wigner