Naines brunes

   Les naines brunes sont des boules d'hydrogène possédant une masse trop faible (< 8% du Soleil) pour devenir des étoiles.


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Définition

  Leur pression interne n'étant pas assez élevée, leur cœur ne sera jamais assez chaud pour que s'y développent des réactions nucléaires, comme dans les étoiles. L' absence de fusion de l'hydrogène (combustible des étoiles) les empêchera de briller en permanence. Leur faible luminosité les rend très difficiles à observer. Leur température de surface peut atteindre, pour les plus chaudes, 2000°K. De ce fait elles constituent une source de rayonnement intense en infra-rouge. C'est le développement de cette technique qui rend possible leur détection. Hubble en a découvert dans le Trapèze, région appelée ainsi, en raison de l'alignement de ses étoiles massives. Ces naines brunes sont âgées de 1 millions d'années et sont chaudes et brillantes, ce qui les a rendu perceptibles pour le regard perçant du HST. Cette région couvre 1al.

 

Découverte

  Les astronomes du télescope Hubble ont découvert une classe de naines brunes et trouvé que ces curieux objets insaisissables avaient tendance à être solitaires. Le recensement, le plus complet à ce jour (8/2000), fourni une évidence incontestable: les étoiles et les planètes se sont formées sur des chemins différents.


région du trapèze d'Orion en IR.

  C'est sur la l'image ci-dessus, que le télescope Hubble a découvert, dans une nurserie de la région du Trapèze (Orion), un essaim de nouveau-nés stellaires, situé à 1500 al de nous. Apparaissant briller comme des pierres précieuses entourées d'un cadre de diamants, plus de 300 jeunes étoiles et naines brunes entourées d'étoiles massives très brillantes sont nichées au centre de l'image. Tous ces objets célestes sont nés en même temps dans le lit chaud des étoiles en formation. La caméra a révélé, dans le proche  infrarouge, une cinquantaine de naines brunes. Ce sont les plus petits objets de cette image. Cette découverte, avec l'aide d'instruments au sol, fait que les naines brunes, autrefois considérées comme objets exotiques, sont devenues très abondantes.
   2 filtres ont été utilisés, l'un pour la bande 1,1 µm et l'autre pour la bande 1,6 µm. Cette image a été réalisée à partir d'une mosaïque  de 9 images séparées. Les fausses couleur sont représentatives de la température. Le bleu correspond aux étoiles les plus massives, donc les plus chaudes et le rouge aux moins massives et aux naines brunes, donc les plus froides ainsi que les étoiles qui sont fortement obscurcies par les poussières.

Point de vue des scientifiques

   Selon Joan Najita du NOAO (National Optical Astronomy Observatory) à Tucson, les naines brunes sont le pont entre l'intervalle qui sépare les étoiles des planètes.

   Considérées comme des curiosités astronomiques il y a encore quelques années, les naines brunes sont des objets intrigants, à la différence des étoiles, ayant une masse trop faible pour brûler l'hydrogène, mais sont plus massifs que les planètes. De 15 à 80 fois la masse de Jupiter (Jupiter n'étant que le millième de la masse du Soleil), la lumière qu'elles émettent est trop faible pour dire combien d'entre elles sont visibles dans la Galaxie et la manière dont elles se sont formées.

   Le recensement du HST (Hubble) trouve que, comme les étoiles, il y a plus de naines brunes à faible masse qu'à masse élevée et cette tendance continue à diminuer vers le bas, vers les masses planétaires. 

   Najita ajoute qu'à cet égard, les naines brunes errant solitairement, découvertes par Hubble, apparaissent  représenter la contre-partie à faible masse des étoiles massives et que cela suggère que les étoiles et les naines brunes ont suivi la même voie de formation.

  Cependant, cette découverte montre de toute évidence, que les naines brunes errantes sont très différentes des exoplanètes découvertes récemment, sur des orbites proches de leur étoile. L'équipe de Najita a trouvé plus souvent des naines brunes solitaires qu'en orbite autour d'autres étoiles. Et Najita note que cela suggère que la manière dont se sont formées les exoplanètes et par extension les planètes de notre Système solaire, fut  très différente du Soleil ou des autres étoiles.

   Il y a de cela quelques années, il était communément admis que les naines brunes étaient rares, peut-être parce que le processus qui fabrique les étoiles arrête de fonctionner à faible masse. Et Najita de continuer en affirmant que la Nature ne doit pas discriminer entre des étoiles qui peuvent briller par fusion et les objets à faible masse incapables de démarrer les réactions de fusion, car en effet l'Univers fabrique facilement des naines brunes de toutes masses, de la plus massive à la moins massive.

   L'étude a montré aussi qu'il est improbable que la masse des naines brunes participent à la Masse manquante ou Matière noire, qui domine notre Galaxie et tout l'Univers. Bien qu'Hubble ait montré que les naines brunes soient abondantes, cela balaie l'idée qu'elles pouvaient expliquer la matière noire. Najita et ses collègues concluent que les naines brunes contribuent pour moins de 0,1% à la masse du halo de notre Galaxie.

Trapèze d'Orion dans le visible.

  Sur l'image ci-dessus (prise à partir des données relevées en1994 et 1995, dans le visible, par la caméra planétaire à champ large de Hubble), les étoiles et naines brunes, visibles en infrarouge, sont invisibles. Les amas très denses de poussières et de gaz sont responsables de cette opacité dans le rayonnement visible.

   L'inventaire effectué par Hubble a porté aussi sur l'amas IC 348, dans la constellation de Persée. Cet amas étant très jeune, les naines brunes y sont intrinsèquement plus brillantes, ce qui a permis d'en déceler une trentaine. Une étape critique dans l'observation fut de choisir les naines brunes parmi le bruit de fond stellaire. Pour s'attaquer à ce problème, Najita et ses collègues ont développé une nouvelle technique en utilisant la caméra NICMOS. La procédure consista à mesurer l'énergie dans la bande  d'absorption de l'eau, en infrarouge, de l'atmosphère des étoiles. L'énergie dans cette bande est une mesure très sensible de la température de chaque étoiles. Najita déclara que la mesure de température de chaque étoile a résolu quelques difficultés pour les aider à distinguer l'amas de naines brunes du fond stellaire. Ils furent aussi capables de mesurer la masse des naines brunes sans avoir à supposer leur âge. Cela a grandement amélioré l'estimation de leur masse.

  Et enfin, Subaru, le télescope  japonais  de 8,3 m, en a découvert autour d'IRS4.

D'après les notes de la NASA.

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