En novembre 2019, la naine blanche LAWD 37 isolée et isolée à proximité s’est étroitement alignée sur une source d’arrière-plan distante et a provoqué un soi-disant événement de microlentille. Tirant parti de l’astrométrie de la mission Gaia de l’ESA et des données de suivi du télescope spatial Hubble de la NASA/ESA, l’astronome a mesuré la déviation astrométrique de la source de fond et a obtenu une masse pour LAWD 37.
Cette image montre comment la microlentille a été utilisée pour mesurer la masse de la naine blanche LAWD 37. La boîte en médaillon montre comment la naine est passée devant une étoile d’arrière-plan en 2019. La ligne bleue ondulée trace le mouvement apparent de la naine dans le ciel, vu de Terre. Crédit image : NASA / ESA / Peter McGill, UC Santa Cruz, IoA / Kailash Sahu, STScI / Joseph DePasquale, STScI.
LAWD 37 est situé à environ 15 années-lumière dans la constellation de Musca.
Également connue sous le nom de WD 1142-645, cette naine blanche a été largement étudiée.
“Parce que cette naine blanche est relativement proche de nous, nous avons beaucoup de données à son sujet – nous avons des informations sur son spectre de lumière, mais la pièce manquante du puzzle a été une mesure de sa masse”, a déclaré le Dr. Peter McGill, astronome à l’Université de Californie, Santa Cruz.
Dans sa théorie générale de la relativité, Albert Einstein a prédit que lorsqu’un objet massif et compact passe devant une étoile lointaine, la lumière de l’étoile se courberait autour de l’objet de premier plan en raison de son champ gravitationnel. Cet effet est connu sous le nom de microlentille gravitationnelle.
En 1919, les astronomes britanniques Arthur Eddington et Frank Dyson ont détecté cet effet pour la première fois lors d’une éclipse solaire, dans ce qui a été la première confirmation populaire de la relativité générale.
En 2017, les astronomes ont détecté cet effet de microlentille gravitationnelle pour une autre naine blanche proche dans un système binaire, Stein 2051b, ce qui a marqué la première détection de cet effet pour une étoile autre que notre Soleil.
Maintenant, le Dr McGill et ses collègues ont détecté l’effet pour LAWD 37, donnant la première mesure de masse directe pour une seule naine blanche.
En utilisant les données de Gaia, ils ont pu prédire le mouvement de l’étoile et identifier le point où elle s’alignerait suffisamment près d’une étoile d’arrière-plan pour détecter le signal de lentille.
Ils ont alors pointé Hubble au bon endroit au bon moment pour observer ce phénomène, qui s’est produit en novembre 2019, 100 ans après la fameuse expérience Eddington/Dyson.
Étant donné que la lumière de l’étoile de fond était si faible, le principal défi pour les astronomes était d’extraire le signal de lentille du bruit.
“Ces événements sont rares et les effets sont minimes”, a déclaré le Dr McGill.
“Par exemple, la taille de notre effet mesuré est comme mesurer la longueur d’une voiture sur la Lune vue de la Terre, et est 625 fois plus petite que l’effet mesuré lors de l’éclipse solaire de 1919.”
Une fois qu’ils ont extrait le signal de lentille, les chercheurs ont pu mesurer la taille de la déviation astrométrique de la source de fond, qui évolue avec la masse de la naine blanche, et obtenir une masse gravitationnelle pour LAWD 37 qui correspond à 56 % de la masse de notre Soleil.
Cela concorde avec les prédictions théoriques antérieures de la masse de LAWD 37 et corrobore les théories actuelles sur l’évolution des naines blanches.
“La précision de la mesure de masse de LAWD 37 nous permet de tester la relation masse-rayon pour les naines blanches”, a déclaré le Dr McGill.
“Cela signifie tester les propriétés de la matière dans les conditions extrêmes à l’intérieur de cette étoile.”
Les résultats de l’équipe ouvrent la porte à de futures prédictions d’événements avec des données Gaia qui peuvent être détectées avec des observatoires spatiaux tels que Webb, le successeur de Hubble.
« Gaia a vraiment changé la donne — c’est excitant de pouvoir utiliser les données de Gaia pour prédire quand les événements se produiront, puis les observer », a déclaré le Dr McGill.
“Nous voulons continuer à mesurer l’effet de microlentille gravitationnelle et obtenir des mesures de masse pour de nombreux autres types d’étoiles.”
Un article sur les résultats a été publié dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
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Pierre McGill et al. 2023. Premier test semi-empirique de la relation masse-rayon de la naine blanche en utilisant une seule naine blanche via une microlentille astrométrique. MNRAS 520 (1) : 259-280 ; doi : 10.1093/mnras/stac3532
