Une étude, dont les résultats intitulés «A massive white-dwarf merger product before final collapse» ont été publiés dans la revue Nature et sont disponibles en pdf, a permis, grâce aux archives de la mission Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE), de découvrir une étoile résultant de la fusion de deux naines blanches à la suite d'une collision.

Ce travail «a commencé avec la détection d'une nébuleuse planétaire inhabituelle dans l'infrarouge par Wise». Située «dans la constellation de Cassiopée, à environ 10.000 années-lumière du Système solaire dans la Voie lactée», elle est désignée ici par le matricule J005311.

On observe en son centre «une étoile qui de prime abord ressemble à une naine blanche classique», mais «normalement, une nébuleuse planétaire produite par la fin d'une étoile peu massive sur la séquence principale et qui est devenue une naine blanche n'est pas seulement brillante dans le domaine infrarouge» et «se signale aussi dans le domaine visible», ce qui «n'est pas le cas de J005311».

En outre, une analyse fine «de la composition de l'atmosphère de l'étoile centrale, et aussi de la nébuleuse elle-même, ne montre pas la présence de noyaux d'hydrogène et d'hélium, en contradiction avec ce que l'on observe très généralement avec les naines blanches dans leur nébuleuse planétaire».

D'autre part, «les modèles d'atmosphères stellaires permettent de rendre compte des autres caractéristiques des données spectrales observées en faisant intervenir une température de surface d'environ 200.000 K et une vitesse d'éjection de vents stellaires record d'environ 16.000 km/s, associées à une rotation stellaire rapide et un champ magnétique puissant facilitant l'accélération de ces vents».

Enfin, du fait que la masse de l'étoile centrale se comportant comme une naine blanche «est supérieure à la masse limite de Chandrasekhar», il s'agit, pour l'étude ici présentée, de la découverte par chance d'un «type d'astre dont on estime qu'il n'en existe qu'une poignée dans la Voie lactée, une naine blanche avec une masse de type super Chandrasekhar».

Ce type d'étoile, qui «n'est pas inerte du point de vue des réactions thermonucléaires», se formerait «par la fusion de deux naines blanches dans un système binaire qui sont entrées en collision pour la même raison que l'ont fait les paires de trous noirs et d'étoiles à neutrons qui ont fusionné, détectées par Ligo et Virgo: une perte d'énergie par émission d'ondes gravitationnelles»: autrement dit, en perdant de l'énergie, les orbites des naines blanches auraient «diminué de rayon jusqu'à la collision».

Alors que d'ordinaire «lorsque cela se produit et que la masse de Chandrasekhar de l'objet résultant est dépassé, l'objet résultant s'effondre gravitationnellement sur lui-même en explosant immédiatement sous forme de SN Ia», dans certains cas rares, «les réactions thermonucléaires rallumées stoppent temporairement l'effondrement de sorte que l'étoile recommence à faire fusionner des noyaux, et elle apparaît comme une naine blanche atypique dont la masse dépasse légèrement la masse limite calculée initialement par Chandrasekhar, il y a presque 90 ans».

Par ailleurs, «comme les deux étoiles initiales ont un moment cinétique et un champ magnétique», les lois de conservation associées, qui impliquent «que l'étoile résultant tourne rapidement sur elle-même et possède un important champ magnétique», expliquent ce qui est observé chez J005311 à  ce propos.

En fin de compte, la situation actuelle «ne va pas durer très longtemps», car «le carburant thermonucléaire disponible va s'épuiser», ce qui produira «une SN Ia particulièrement lumineuse».