Variables cataclysmiques et novae

Dans une variable cataclysmique, une naine blanche attire du gaz d'un compagnon proche, et le matériau en accrétion peut entrer en éruption, soit sous forme d'instabilités de disque (sursauts de naines novae), soit sous forme d'un flash thermonucléaire qui rend brièvement l'étoile des milliers de fois plus brillante (nova classique).

Definition

Les variables cataclysmiques sont des binaires serrées dans lesquelles une naine blanche accrète de la matière d'un compagnon remplissant son lobe de Roche, et les novae sont les éruptions, causées par des instabilités du disque d'accrétion ou par un emballement thermonucléaire sur la naine blanche, qui rendent ces systèmes considérablement plus brillants.

Scope

Ce sujet aborde la structure des binaires à variables cataclysmiques, le disque d'accrétion qui se forme autour de la naine blanche, les sursauts de naines novae dus aux instabilités de disque, l'emballement thermonucléaire à la surface de la naine blanche qui produit les novae classiques et récurrentes, et le lien de ces systèmes avec les progéniteurs de supernovae de type Ia.

Core questions

• De quoi est composée une variable cataclysmique ?
• Pourquoi les naines novae subissent-elles des sursauts récurrents ?
• Qu'est-ce qui cause une éruption de nova classique ?
• Comment ces systèmes sont-ils liés aux supernovae de type Ia ?

Key concepts

• disque d'accrétion
• débordement du lobe de Roche
• naine nova
• instabilité de disque
• nova classique
• emballement thermonucléaire
• nova récurrente

Key theories

Accrétion et sursauts d'instabilité de disque

Le gaz transféré du compagnon forme un disque d'accrétion chaud autour de la naine blanche ; une instabilité dans le disque, où le gaz alterne entre des états de faible et de forte viscosité, provoque les augmentations récurrentes de luminosité observées chez les naines novae.

Emballement thermonucléaire et novae classiques

Le matériau riche en hydrogène s'accumulant sur la naine blanche est comprimé et chauffé jusqu'à ce qu'il s'enflamme dans un emballement thermonucléaire, éjectant une enveloppe de gaz traité et augmentant énormément la luminosité du système ; si une telle accrétion fait croître la naine blanche vers la limite de Chandrasekhar, elle peut devenir un progéniteur de supernova de type Ia.

Mechanisms

Le compagnon déborde de son lobe de Roche et alimente la naine blanche en gaz via un disque d'accrétion, libérant de l'énergie gravitationnelle. Une instabilité thermo-visqueuse dans le disque déverse la matière accumulée sur la naine blanche lors des sursauts de naines novae, tandis que l'accumulation constante d'hydrogène à la surface de la naine blanche finit par s'enflammer dans un emballement qui alimente une éruption de nova classique.

Clinical relevance

Les variables cataclysmiques sont des laboratoires proches pour la physique de l'accrétion et les instabilités de disque qui opèrent également autour des étoiles à neutrons et des trous noirs ; les novae contribuent à la nucléosynthèse galactique de certains isotopes, et les naines blanches en accrétion sont des candidats progéniteurs principaux des supernovae de type Ia utilisées en cosmologie.

History

Kraft a établi dans les années 1960 que les variables cataclysmiques sont des binaires serrées contenant une naine blanche ; le modèle du disque d'accrétion et le modèle d'instabilité de disque des naines novae se sont développés dans les années 1970 et 1980 ; et la théorie de l'emballement thermonucléaire des novae classiques a été élaborée par Starrfield et ses collaborateurs.

Debates

Le canal à dégénérescence unique pour les supernovae de type Ia

La question de savoir si les naines blanches en accrétion dans des systèmes de type variable cataclysmique atteignent la masse de Chandrasekhar et explosent en supernovae de type Ia, ou si la plupart des événements de type Ia proviennent plutôt de fusions de naines blanches, reste une question ouverte avec des implications pour leur utilisation comme outils cosmologiques.

Key figures

• Robert Kraft
• Brian Warner
• Sumner Starrfield
• Jorge Sahade

Seminal works

• warner1995
• starrfield2016

Frequently asked questions

Quelle est la différence entre une naine nova et une nova classique ?

Une naine nova s'illumine modestement et de manière répétée en raison d'instabilités dans le disque d'accrétion qui déversent de la matière sur la naine blanche, tandis qu'une nova classique est une éruption beaucoup plus importante et plus rare, causée par une explosion thermonucléaire d'hydrogène accumulé à la surface de la naine blanche.

Une nova détruit-elle l'étoile ?

Non, une nova classique n'éjecte que la couche superficielle qui a subi l'emballement thermonucléaire ; la naine blanche et son compagnon survivent, l'accrétion reprend et le système peut entrer à nouveau en éruption, certaines novae récurrentes le faisant en quelques décennies.