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Naines brunes

Les objets astronomiques peuvent quelques fois être difficiles à ranger dans une catégorie. Par exemple, comme il n'existait pas de façon de désigner un corps céleste qui n'était ni un astéroïde ni une planète, les scientifiques ont créé une nouvelle catégorie : les planètes naines. C'est un peu la même chose en ce qui concerne les naines brunes, qui se trouvent dans une « zone grise » puisqu'elles ne sont ni des planètes géantes ni de petites étoiles.

Étoile manquée... ou planète géante?

Par définition, une étoile doit avoir une masse suffisante pour déclencher la fusion nucléaire de l'hydrogène dans son noyau. La fusion des atomes d'hydrogène au cœur des étoiles libère une grande quantité de chaleur et de lumière, et alimente l'étoile tel un énorme moteur tout au long de sa vie. La masse minimale pour que ce processus se produise est d'environ 80 fois la masse de Jupiter ou 10 % de celle du Soleil. Les planètes n'ont pas une masse assez importante pour déclencher ce genre de réaction.

Les naines brunes sont de 13 à 80 fois plus massives que Jupiter, ce qui permet la fusion du deutérium (aussi appelé « hydrogène lourd »), mais pas celle de l'hydrogène. La structure du deutérium facilite sa fusion, malgré la masse relativement faible des naines brunes. Ainsi, les naines brunes forment une catégorie distincte de celles des étoiles et des planètes.

Une naine brune peut briller pendant des centaines de millions d'années avant d'épuiser son deutérium. Durant cette période, sa température peut atteindre 2500 °C, ce qui est moins chaud que pour la plupart des étoiles. Quand elle n'a plus de combustible, la naine brune se refroidit, tout simplement, à l'inverse des étoiles qui, elles, meurent souvent de manière spectaculaire en une explosion cataclysmique appelée supernova.

Infographie montrant la comparaison de la taille d'une naine brune

Une naine brune est un astre étrange qui peut être considéré comme une « étoile ratée » : elle n'est pas assez massive pour devenir une étoile, mais est plus massive qu'une planète. (Sources : NASA/ESA/A. Simon, centre spatial Goddard de la NASA, Agence spatiale canadienne.)

Comment peut-on connaitre la température d'un objet si on ne peut pas la mesurer avec un thermomètre? En déterminant dans quelle partie du spectre électromagnétique cet objet est le plus brillant! Les étoiles plutôt froides et les naines brunes sont plus brillantes dans les longues longueurs d'onde moins énergétiques, comme la lumière rouge et les rayons infrarouges. Les étoiles chaudes brillent dans les courtes longueurs d'onde plus énergétiques, comme la lumière bleue et les rayons ultraviolets.

Les naines brunes, brillantes dans l'infrarouge

Un amas d'étoiles

L'amas d'étoiles NGC 1333 contient de nombreuses naines brunes. Cette image composite combine des images en rayons X, en infrarouge et dans la lumière visible. (Source : NASA/CXC/JPL-Caltech/NOAO/DSS.)

Les naines brunes continuent d'être mal comprises : elles sont plus difficiles à observer que les étoiles en partie parce qu'elles sont beaucoup moins lumineuses. Elles ne brillent pas beaucoup dans la lumière visible. Toutefois, elles sont très lumineuses dans l'infrarouge, invisible à l'œil nu.

Les rayons infrarouges sont partiellement bloqués par l'atmosphère de la Terre, ce qui complique l'étude de ces objets célestes singuliers depuis le sol. Voilà pourquoi certains observatoires sont envoyés dans l'espace, comme le télescope spatial James Webb. Un des objectifs scientifiques de ce télescope est l'étude des naines brunes dans l'infrarouge avec l'instrument canadien NIRISS (imageur et spectrographe sans fente dans le proche infrarouge).

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