Les astronomes identifient pour la première fois une étoile verte dans l'univers

"Les gens ont leurs propres étoiles. Pour certains, qui voyagent, les étoiles sont des guides. Pour d'autres, ce ne sont que de petites lumières." Cette citation tirée de *Le Petit Prince* rappelle que le regard humain attribue de multiples sens au ciel nocturne. Cependant, pour l'astronomie, la lumière émise par un corps céleste suit des lois physiques bien définies, notamment la loi de Wien, la règle fondamentale qui associe la température d'une étoile à la couleur qu'elle émet.

La récente découverte de WD J1330+6435, une naine blanche située à environ 280 années-lumière de la Terre, dans la constellation de Draco, a surpris la communauté scientifique en présentant une couleur verte. Il s'agit du premier enregistrement d'un objet céleste de cette couleur dans l'Univers.

Les naines blanches sont les noyaux résiduels denses des étoiles de faible à moyenne masse qui ont épuisé leur combustible nucléaire et expulsé leurs couches externes. Ces corps, qui concentrent environ la moitié de la masse du Soleil dans un volume similaire à celui de la Terre, ont généralement une couleur blanche brillante conventionnelle. Cependant, dans le cas de WD J1330+6435, la composition chimique des couches superficielles a modifié le résultat final.

Un banqueté planétaire qui a modifié la lumière

Le changement de couleur est dû au fait que la gravité extrême de la naine blanche a attiré et détruit des débris rocheux provenant d'anciennes planètes qui y orbitaient. L'assimilation de ces matériaux a enrichi l'atmosphère de l'étoile en éléments tels que le calcium, le lithium et, en particulier, le sodium.

Dans des conditions normales, les atomes de sodium absorbent une bande de lumière orange très spécifique, qui correspond à la même teinte que celle des certaines lampes d'éclairage public. Cependant, l'environnement de la naine blanche WD J1330+6435 a modifié ce comportement.

"Dans cette naine blanche en particulier, la densité est si élevée que les atomes de sodium sont constamment bombardés par des atomes d'hélium environnants, ce qui modifie les niveaux d'énergie atomique du sodium", explique l'astrophysicien Mark Hollands, de l'Université de Warwick, en Angleterre, et auteur principal de l'étude publiée dans la revue RAS Techniques and Instruments.Étude publiée dans la revue RAS Techniques and Instruments .

Étant donné que l'étoile concentre environ 165 fois la masse de la Terre dans un volume réduit, la présence de sodium a commencé à bloquer non seulement la lumière orange, mais aussi des bandes de jaune et de rouge.

"Le résultat final est que les atomes de sodium n'absorbent plus une longueur d'onde très étroite de orange : ils absorbent les longueurs d'onde jaunes, oranges et certaines des rouges. Et il ne reste qu'une étoile qui possède un bel éclat vert jaunâtre", a déclaré Hollands.

L'astrophysicien Boris Gänsicke, coauteur de l'étude, compare le phénomène au travail d'un ensemble de peintures : en supprimant certaines couleurs du mélange initial émis par l'étoile, la lumière qui peut s'échapper prend une teinte verdâtre.

Images simulées avec une précision des couleurs des naines blanches. Images supérieures à gauche : Sirius B est la naine blanche la plus proche du Système solaire. Son atmosphère chaude d'hydrogène lui confère une couleur bleu pâle. En revanche, la WD J1147–7449 est l'une des naines blanches les plus froides du voisinage, présentant un spectre sans caractéristiques et une apparence orangée. Images supérieures à droite : Dans les couches de convection de ces naines blanches froides, le carbone est extrait du noyau vers ses atmosphères denses dominées par l'hélium. Cela forme des molécules de carbone diatomique, ce qui donne différentes tonalités roses. Images inférieures : L'attraction de débris rocheux de systèmes planétaires autour des naines blanches enrichit leurs atmosphères froides d'hélium avec des éléments tels que le calcium, le magnésium et le sodium. Les variations dans la quantité et la composition du matériau absorbé, combinées aux différentes températures des naines blanches, génèrent une grande variété de couleurs, y compris le vert. En réalité, toutes les étoiles seraient des millions de fois plus brillantes que ce qui peut être affiché sur un écran. Source : Mark A. Garlick/Université de Warwick.

Qu'est-ce que la loi de Wien et pourquoi elle ne produit-elle pas "des étoiles vertes" ?

La rareté de cette découverte ne peut être comprise qu'à travers la loi de Wien, formulée à la fin du XIXe siècle par le physicien allemand Wilhelm Wien. Cette loi établit que la couleur dominante émise par un corps chauffé dépend directement de sa température :

• Étoiles froides : émettent principalement de la lumière de faible énergie, présentant des teintes rougeâtres ou orangées ;

• Étoiles extrêmement chaudes : émettent de la lumière de haute énergie, brillant de teintes bleues ;

• Étoiles de température intermédiaire : comme notre Soleil, ont leur pic d'émission précisément dans la gamme de la lumière verte.

Pourquoi le Soleil ne nous semble-t-il pas vert ?

Bien que la loi de Wien montre que la majeure partie de l'énergie émise par le Soleil se situe dans la gamme verte, il émet également de grandes quantités de lumière bleue et rouge simultanément. Lorsque toutes ces couleurs atteignent ensemble les yeux humains, le mélange stimule de manière équilibrée les récepteurs de notre vision. En conséquence, nous percevons la lumière solaire comme blanche (ou jaunie en raison des effets de l'atmosphère terrestre).

C'est pour cette raison strictement physique qu'il n'existe pas d'étoiles vertes communes dans le ciel. La WD J1330+6435 a seulement pu présenter cette tonalité singulière parce qu'elle n'a pas uniquement dépendu de son éclat thermique naturel : son atmosphère a agi comme un filtre chimique qui a supprimé les tons bleu, rouge et jaune, laissant passer la lumière verte.