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.
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.
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.
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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