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NAINES BRUNES

Prédites par les théoriciens dans les années 1960, longtemps recherchées, découvertes en 1995, les naines brunes, qui constituent le chaînon manquant entre le monde des étoiles et celui des planètes, soulèvent des questions fondamentales sur la formation de ces deux grandes familles d'astres. Les naines brunes sont très répandues dans notre Galaxie, où elles sont trois fois moins nombreuses que les étoiles. Leur contribution totale en masse est cependant environ trente-cinq fois plus faible que celle de ces dernières. L'espoir d'expliquer la masse manquante galactique par les naines brunes s'est envolé lorsque les progrès des techniques de détection ont permis de faire un recensement précis de ces objets.

Qu'est-ce qu'une naine brune ?

Une naine brune est une étoile « ratée » qui ne peut maintenir de façon stable les réactions de fusion nucléaire de l'hydrogène caractérisant les débuts de l'évolution stellaire. Les étoiles naissent de l'effondrement gravitationnel de nuages de gaz et de poussière interstellaires, essentiellement composés d'hydrogène et d'hélium. Lors de la contraction d'un nuage, la proto-étoile s'échauffe, permettant aux régions centrales d'atteindre éventuellement la température critique de 3 millions de degrés nécessaire à la fusion de l'hydrogène. L'énergie colossale qui est libérée par ces réactions nucléaires permet d'arrêter la contraction gravitationnelle de l'étoile, laquelle atteint alors un régime d'équilibre quasi parfait où l'essentiel de la perte d'énergie due au rayonnement en surface est contrebalancé par la production d'énergie nucléaire en son centre.

Taille d'une naine brune

Taille d'une naine brune

Si la masse de la proto-étoile est trop faible, la température critique de fusion de l'hydrogène ne peut être atteinte avant que la matière ne devienne dégénérée, au sens quantique du terme. Lors de la contraction gravitationnelle, la densité augmente, les électrons se rapprochent les uns des autres, et deviennent dégénérés. Une pression dite de dégénérescence s'instaure, qui va s'opposer à la contraction gravitationnelle. Cette pression possède une propriété remarquable : elle ne dépend pas de la température (en mécanique classique, la pression est proportionnelle à la température). La matière dégénérée a alors un comportement paradoxal : lors d'une compression où densité et pression augmentent, la température diminue. Une future naine brune ne peut atteindre, lors de sa contraction gravitationnelle initiale, la température critique qui la ferait basculer dans le monde des étoiles. La masse critique en deçà de laquelle la fusion de l'hydrogène ne peut s'amorcer est déterminée théoriquement : elle est d'environ 0,07 masse solaire, soit 70 masses de Jupiter.

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Écrit par

  • : directrice de recherche au C.N.R.S., École normale supérieure, Lyon

. In Encyclopædia Universalis []. Disponible sur : (consulté le )

Médias

Taille d'une naine brune

Taille d'une naine brune

Évolution de la luminosité de différentes étoiles et d'une naine brune

Évolution de la luminosité de différentes étoiles et d'une naine brune

Relation masse-rayon des étoiles et des naines brunes

Relation masse-rayon des étoiles et des naines brunes

Autres références

  • EXOPLANÈTES - Méthodes de détection

    • Écrit par Anne-Marie LAGRANGE
    • 2 917 mots
    • 7 médias
    ...3,6 mètres de l’ESO au Chili. Ils ont permis de résoudre, c’est-à-dire séparer, des étoiles formant un système double très serré, puis de détecter des naines brunes – astres de masse intermédiaire entre celle d’une étoile et celle d’une planète – en orbite autour d’étoiles. Leur successeur, plus perfectionné,...
  • MASSE CACHÉE ou MASSE MANQUANTE ou MATIÈRE NOIRE

    • Écrit par Marc LACHIÈZE-REY
    • 3 644 mots
    ...presque étoiles » qui n'auraient jamais atteint une température suffisante pour que s'amorcent les réactions nucléaires caractérisant une véritable étoile. De tels objets, baptisés« naines brunes », auraient pu se former en abondance. Les planètes extrasolaires rentrent dans la même catégorie.
  • TRAPPIST-1, système planétaire

    • Écrit par Franck SELSIS
    • 1 775 mots
    • 3 médias
    ...mesurer. Les transits sont bien plus accessibles autour d’astres plus petits et plus froids appelés naines ultrafroides. Ce terme regroupe les étoiles et naines brunes – nom donné aux astres dont la masse, inférieure à 0,07 masse du Soleil, ne permet pas la fusion de l’hydrogène – et dont la température...
  • UNIVERS

    • Écrit par Jean AUDOUZE, James LEQUEUX
    • 6 652 mots
    • 18 médias
    ...massives que le Soleil : certaines peuvent avoir des masses cent fois supérieures. Les étoiles les moins massives ont une masse de 0,08 masse solaire. Certains astres très peu lumineux, les naines brunes, ont une masse encore inférieure à celle-ci ; les réactions thermonucléaires ne peuvent pas s'y produire,...

Voir aussi