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Différence entre Naine Blanche et Etoile à Neutrons (Pulsar)



  1. #1
    Saylith

    Différence entre Naine Blanche et Etoile à Neutrons (Pulsar)


    ------

    Bonjour,

    La Naine Blanche et l’Étoile à Neutrons sont deux objets célestes qui proviennent de deux types d'étoiles différentes.
    Néanmoins, entre la limite de Chandrasekhar, celle de Tolman-Oppenheimer-Volkoff et le fait que l'étoile soir > ou < à x fois la masse du soleil, je suis perdu.
    De plus, après cette première distinction lors de leur formation, en quoi différent-elles par la suite (càd: taille, composition, rotation, etc...).

    Merci bien !

    -----

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  3. #2
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Différence entre Naine Blanche et Etoile à Neutrons (Pulsar)

    Salut,

    Il y a déjà pas mal de détails sur wikipedia.
    https://fr.wikipedia.org/wiki/Naine_blanche
    https://fr.wikipedia.org/wiki/Mati%C...%C3%A9r%C3%A9e
    https://fr.wikipedia.org/wiki/Princi...usion_de_Pauli
    https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89...C3%A0_neutrons
    https://fr.wikipedia.org/wiki/Pulsar
    https://fr.wikipedia.org/wiki/Magn%C3%A9tar
    (les pages en anglais sont souvent plus complètes)

    Sinon en très court :
    - une étoile naine blanche est dans un état où les atomes sont extrêmement comprimés et les noyaux très proches, baignant dans une mer d'électrons. Ces électrons sont pratiquement tous dans leur état d'énergie minimale, au niveau de Fermi. Un tel état de la matière s'appelle "matière dégénérée". Notons qu'une naine blanche est un très mauvais corps noir, malgré sa température fort élevée, elle est peu brillante et se refroidit très doucement.

    Son équilibre repose sur la pression de Fermi, dû au caractère "fermion" des électrons qui obéissent au principe d'exclusion de Pauli.

    Elle est composée essentiellement d'hydrogène et d'hélium en surface et le coeur contient pas mal d'oxygène, azote, carbone,.... les cendres de l'étoile qui lui ont donné naissance.
    - Une étoile à neutron est encore plus comprimée et de masse nettement plus grande. La pression de Fermi ne maintient plus l'équilibre et les protons interagissent avec les électrons pour donner des neutrons. Son champ magnétique est extrêmement fort parfois vraiment TRES fort (magnétars). Notons que la plupart de ces neutrons se forment pendant la phase explosive de l'étoile (supernovae) qui lui donne naissance (le coeur de la supernovae étant alors extrêmement comprimé pendant que l'enveloppe est éjectée)

    La croute contient pas mal de fer, hydrogène et tout ce qu'il y a entre les deux (oxygène, carbone, fluor, ...) etc... extrêmement enrichi en neutrons, juste en dessous, c'est quasiment que des neutrons. Et le coeur est.... mal connu. Il existe plusieurs hypothèses basées essentiellement sur diverses approximations de la difficile théorie de la chromodynamique quantique (interaction forte) : neutrons cristallisés, super fluide, fluide contenant des quarks étranges (S),.... Les différences mesurables étant minimes sauf peut-être la taille de l'étoile.... difficile à mesurer exactement. Plus d'infos viendra certainement de l'étude des fusions d'étoiles à neutrons qu'on détecte maintenant très vite grâce aux détecteurs d'ondes gravitationnelles (et on braque alors les télescopes X, gamma, radio, visible,...)

    Le fort champ magnétique provoque l'émission de "bip" qui peuvent être captés si l'alignement convient, ce sont les pulsars.

    L'équilibre n'est pas dû à la pression de Fermi des neutrons (bien qu'elle ne soit pas négligeable), une croyance bizarrement répandue, mais simplement à l'interaction forte (ou parfois dite nucléaire) qui porte bien son nom.

    Concernant la rotation, plus un objet se comprime, plus il tourne vite. C'est le phénomène du "patineur" (conservation du moment angulaire). Ainsi les naines blanches tournent assez vite. Et les étoiles à neutrons encore plus vite, jusqu'à de l'ordre de mille tours par seconde.
    Dernière modification par Deedee81 ; 02/04/2020 à 08h05.
    Keep it simple stupid

  4. #3
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : Différence entre Naine Blanche et Etoile à Neutrons (Pulsar)

    Citation Envoyé par Deedee81 Voir le message
    Notons qu'une naine blanche est un très mauvais corps noir
    Salut DD, tu es sûr que c'est le bon terme ? J'ai jamais entendu que le spectre des naines blanches diffère substantiellement d'un spectre de corps noir.
    Dernière modification par Gilgamesh ; 02/04/2020 à 11h03.
    Parcours Etranges

  5. #4
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : Différence entre Naine Blanche et Etoile à Neutrons (Pulsar)

    Citation Envoyé par Saylith Voir le message
    Bonjour,

    La Naine Blanche et l’Étoile à Neutrons sont deux objets célestes qui proviennent de deux types d'étoiles différentes.
    Néanmoins, entre la limite de Chandrasekhar, celle de Tolman-Oppenheimer-Volkoff et le fait que l'étoile soir > ou < à x fois la masse du soleil, je suis perdu.
    De plus, après cette première distinction lors de leur formation, en quoi différent-elles par la suite (càd: taille, composition, rotation, etc...).

    Merci bien !
    Le truc qui te manques a priori c'est les pertes de masses à la fin de la vie de l'étoile (stade post-AGB). Une étoile qui fait plusieurs masse solaire (tout en restant en dessous de 8 masses solaires, au delà, ça donne une supernova avec comme reliquat dense une étoiles à neutron voir une trou noir) va se déshabiller de ses couches extérieures, avec des pertes de masse qui peuvent atteindre 10-4 M/an, découvrant le cœur dégénéré de l'étoile qui va ensuite donner la naine blanche.

    Un cours là dessus : http://www.mpia.de/~QNQ/Slides/PaolaMarigo.pdf
    Parcours Etranges

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Différence entre Naine Blanche et Etoile à Neutrons (Pulsar)

    Citation Envoyé par Gilgamesh Voir le message
    Salut DD, tu es sûr que c'est le bon terme ? J'ai jamais entendu que le spectre des naines blanches diffère substantiellement d'un spectre de corps noir.
    En effet, le spectre est quasi identique mais elle est très peu absorbante et donc un mauvais corps noir. Et son émissivité est loin d'être proportionnelle à sa surface * T^4 (une vérification est peut-être de bon aloi, ma mémoire étant plus proche du trou noir que de la naine blanche )
    Keep it simple stupid

  8. #6
    Calvert

    Re : Différence entre Naine Blanche et Etoile à Neutrons (Pulsar)

    En effet, le spectre est quasi identique mais elle est très peu absorbante et donc un mauvais corps noir. Et son émissivité est loin d'être proportionnelle à sa surface * T^4
    Salut,

    à ma connaissance, la température effective d'une naine blanche est définie exactement comme la température effective de n'importe quelle étoile (la naine blanche n'est sûrement pas un moins bon corps noir que le Soleil). Du coup, par définition, sa luminosité est bien donnée par Teff^4 * surface * constance de Stefan-Boltzmann. Comme la naine blanche est petite (ordre de grandeur la taille de la Terre), même avec une température de surface de l'ordre de 20'000 K, cela donne une luminosité assez faible (à la louche, c'est 4 fois plus chaud que le Soleil, pour un rayon 100 fois plus petit, on a donc une luminosité de l'ordre du centième de luminosité solaire).

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  10. #7
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Différence entre Naine Blanche et Etoile à Neutrons (Pulsar)

    J'ai vérifié.

    Calvert, quand on parle de corps noir on parle d'un corps en équilibre thermique (là ok, c'est même une championne la naine ) mais aussi absorbant tout rayonnement.

    Or une naine blanche n'absorbe pratiquement aucun rayonnement.

    De plus la loi de Stefan, concerne la température réelle. Je ne doute pas qu'on définisse une température effective à partir de la luminosité (et c'est de bon aloi et pas seulement parce que le spectre est proche d'un corps noir). Mais la température réelle d'une naine blanche peut aller jusqu'à 100 000 000 K
    (voir par exemple https://astronomia.fr/4eme_partie/nainesBlanches.php )

    T'imagine un corps noir de 10000000 K ? Ce serait un méga phare à rayon X

    Donc, après vérif, j'insiste. Les naines ne sont pas du tout de bons corps noirs (le soleil, lui, il est pas trop mauvais : il absorbe presque tout)
    Keep it simple stupid

  11. #8
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Différence entre Naine Blanche et Etoile à Neutrons (Pulsar)

    L'auteur ayant eut des réponses. Et comme ça tourne à débat entre-nous, je déplace en discussion libre. Au moins en l'état. On verra peut-être après.
    Keep it simple stupid

  12. #9
    Calvert

    Re : Différence entre Naine Blanche et Etoile à Neutrons (Pulsar)

    Calvert, quand on parle de corps noir on parle d'un corps en équilibre thermique (là ok, c'est même une championne la naine ) mais aussi absorbant tout rayonnement.
    Oui, mais dans le monde de l'astrophysique, on DEFINIT la température "de surface" (pour de vrai, la température effective) comme la température d'un corps noir qui aurait autant que possible le même spectre que l'étoile. En vrai, il y a de petits écarts, mais ils sont relativement faible, et le rayonnement des étoiles ressemble beaucoup à un corps noir. Donc, quand dans une source, on parle de la température d'une étoile, c'est de cette température-là dont on parle. (on serait d'ailleurs bien embêté pour définir une température de surface autrement : comment définit-on la surface d'une étoile ?

    De plus la loi de Stefan, concerne la température réelle. Je ne doute pas qu'on définisse une température effective à partir de la luminosité (et c'est de bon aloi et pas seulement parce que le spectre est proche d'un corps noir). Mais la température réelle d'une naine blanche peut aller jusqu'à 100 000 000 K
    Non. Les naines blanches les plus chaudes sont vers 100'000 K. La température citée, c'est peut-être pour le centre de l'étoile. En aucun cas la surface.

    Donc, après vérif, j'insiste. Les naines ne sont pas du tout de bons corps noirs (le soleil, lui, il est pas trop mauvais : il absorbe presque tout)
    Et moi, j'insiste aussi : d'une part, c'est une définition, d'autre part, je ne vois pas pourquoi le Soleil absorberait mieux qu'une naine blanche.

  13. #10
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Différence entre Naine Blanche et Etoile à Neutrons (Pulsar)

    Citation Envoyé par Calvert Voir le message
    Oui, mais dans le monde de l'astrophysique, on DEFINIT la température "de surface" (pour de vrai, la température effective) comme la température d'un corps noir qui aurait autant que possible le même spectre que l'étoile.
    Oui, oui, je l'ai dit aussi ci-dessus.

    Citation Envoyé par Calvert Voir le message
    Et moi, j'insiste aussi : d'une part, c'est une définition, d'autre part
    Mais toi tu parles de la définition de température effective (ce que je ne conteste pas). Et moi je parle de la définition d'un corps noirs. Mais.... :

    Citation Envoyé par Calvert Voir le message
    Non. Les naines blanches les plus chaudes sont vers 100'000 K. La température citée, c'est peut-être pour le centre de l'étoile. En aucun cas la surface.
    Après quelque nouvelles recherches, j'ai trouvé entre 10000 et 12000. Me suis laissé induire par le document de l'observatoire de Marseille. Pas clair..... sauf que c'était marqué plus bas. Et là en effet les écarts sont faibles.

    Désolé.

    Citation Envoyé par Calvert Voir le message
    je ne vois pas pourquoi le Soleil absorberait mieux qu'une naine blanche.
    Mais ça je sais. C'est expliqué dans le livre de Couture (physique statistique, l'exercice résolu sur les naines blanches).
    C'est dû à la matière dégénérée. Les électrons remplissant tous les niveaux jusqu'à peine plus que l'énergie de Fermi, et vu le principe d'exclusion, seule une minuscule part des électrons de surface peuvent absorber du rayonnement et changer d'état.
    (grumpf, j'aurais voulu aller y voir les chiffres mais je ne l'ai pas sous la main, enfin, bon, ça ne changera pas grand chose)

    Et :
    Citation Envoyé par Wikipedia naine blanche
    l'émission de la surface ne correspond pas exactement à un corps noir (la température effective représente la température qu'aurait un corps noir de même surface rayonnant la même quantité d'énergie)
    Mais l'écart température de surface / température effective est plus faible que je ne pensais. Manifestement, même la petite fraction d'électrons concerné suffit !!!!!

    On en apprend tous les jours Merci Calvert d'avoir insisté.
    Dernière modification par Deedee81 ; 02/04/2020 à 14h15.
    Keep it simple stupid

  14. #11
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Différence entre Naine Blanche et Etoile à Neutrons (Pulsar)

    Ok, j'ai compris.

    Le lien ci-dessus confirme que :
    - température interne, un million à 10 million de K
    - conductivité thermique >> -> l'étoile est quasiment isotherme (donc T de surface identique... presque (*))
    - Très mauvais corps noir
    - T effective (basé sur la lumière émise "comme si" c'était un corps noir) de l'ordre de 10000 K

    Oui mais :
    (*) le lien ci-dessus confirme également que la conductivité s'effondre près de la surface et qu'on a une couche de matière non dégénérée (elle, absorbant bien le rayonnement). Et la température chute extrêmement vite, pour atteinte une température proche de la température effective (comme le confirme wikipedia).
    Donc..... bon corps noir

    Me suis laissé fourvoyer par un calcul théorique idéalisé. Merci de m'avoir attiré l'attention là-dessus.

    Curieux objets quand même
    Dernière modification par Deedee81 ; 02/04/2020 à 14h53.
    Keep it simple stupid

  15. #12
    Saylith

    Re : Différence entre Naine Blanche et Etoile à Neutrons (Pulsar)

    Merci à tous pour vos réponses !

  16. Publicité
  17. #13
    Deedee81
    Modérateur

    Re : Différence entre Naine Blanche et Etoile à Neutrons (Pulsar)

    Salut,

    Citation Envoyé par Saylith Voir le message
    Merci à tous pour vos réponses !
    Pas de soucis. Et là moi aussi j'ai appris quelque chose (et une piqure de rappel : ne pas confondre les modèles et le monde réel )
    Keep it simple stupid

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