Astronomie

Comment savons-nous que 2MASS J0523-1403 est une naine rouge ?

Comment savons-nous que 2MASS J0523-1403 est une naine rouge ?

Je lisais sur les naines rouges, et suis tombé sur cet article sur la naine rouge la moins massive, et j'ai remarqué plusieurs particularités :

  • Le type spectral est L2.5
  • La classe de luminosité est V
  • La masse est de 67,54 ± 12,79 masses de Jupiter, soit 0,0644 ± 0,0122 masses solaires.

Le premier point indique que le type spectral est L, une classe de naines brunes. Bien sûr, certaines naines rouges ont le type spectral L0-L2, mais L2.5 semble un peu trop. De plus, la classe de luminosité est V (naine de séquence principale), pas VI ou sd (sous-naine). La masse est également bien en dessous de la limite des naines rouges (~ 85 masses de Jupiter). Même si l'incertitude était à son maximum, la masse serait inférieure d'environ 3 masses de Jupiter.

Alors, comment déterminons-nous/prouvons-nous qu'une naine rouge/brune potentielle est vraiment une naine rouge ou brune ? Aussi, cet objet 2MASS s'est-il avéré être l'un ou l'autre ?


La "limite" naine brune est d'environ 0,072 M$_{odot}$ à la métallicité solaire (par exemple Chabrier et al. 2000) et dépend de la composition. Il devient un peu plus élevé dans les gaz pauvres en métaux et un peu plus bas dans les gaz riches en métaux. 0,064 $ pm 0,012 M_dot$ (le troisième chiffre significatif est superflu) se situe à une barre d'erreur de cette limite, qui en soi n'est qu'une limite de confiance de 68 %, et non une limite absolue de ce qui est possible. Par conséquent, cet objet pourrait être une étoile ou plus probablement une naine brune.

La relation entre le type spectral et la masse n'est pas bien établie. Cela nécessite que les chercheurs mesurent réellement la masse des objets près de la limite stellaire/naine brune. Un type spectral de L2.5 indiquerait a priori qu'il s'agit probablement d'une naine brune, et c'est bien ce que suggère la mesure de masse.

L'article auquel fait référence l'article wikipedia que vous citez, à l'appui d'un type spectral L2.5V, est de Dieterich et al. (2013). Ces auteurs disent que le type spectral est L2.5. Les auteurs de wikipedia constituaient la classe de luminosité.

Pour établir si quelque chose était vraiment une naine brune, je pense que vous devriez détecter (ou non) l'émission de neutrinos à partir de son noyau. Une sorte de proxy consiste à rechercher du lithium. Les (vieux) objets contenant du lithium doivent avoir une masse inférieure à environ 0,06 million $_dot$ et sont presque certainement des naines brunes. Les objets qui ont épuisé leur lithium, qui fusionne à des températures plus basses que l'hydrogène, sont très probablement des étoiles, mais pourraient simplement être des naines brunes. Par exemple, j'imagine que cet objet aurait épuisé son lithium, donc il ne vous dit pas vraiment d'une manière ou d'une autre.

En fin de compte, il n'est pas très important de savoir. Il n'y a pas beaucoup de différence entre une boule de gaz se contractant très lentement qui approche de son rayon dégénéré minimum et une boule de gaz légèrement plus massive qui a un peu de fusion en cours et un rayon stable qui est un peu plus grand.

Post-scriptum : je viens de vérifier et la détermination de la masse vient de Filipazzo et al. (2015). Il ne s'agit pas d'une estimation de masse dynamique. Ils utilisent des modèles évolutifs et leur estimation de la luminosité bolométrique de l'objet pour estimer la masse, en supposant que l'âge se situe entre 500 Myr et 10 Gyr. La barre d'erreur ici n'est que la plage donnée par ces estimations d'âge (un objet plus ancien aurait une masse plus élevée). La barre d'erreur pourrait être largement sous-estimée. Lorsque les masses dynamiques des étoiles de faible masse/naines brunes sont mesurées, elles sont généralement considérablement plus grand (de 30 % ou plus) que celles obtenues à partir de modèles évolutifs, pour des raisons mal comprises (par exemple, Irlande et al. 2008). Donc de ce point de vue, peut-être que cet objet est une étoile (avec une plus grande masse).