extrait de Acker, « Astronomie-Introduction » 2ème édition (Dunod) parution fin 2003
« Naines blanches » et Masse limite de Chandrasekhar
Les « naines blanches » ont été étudiées par Chandrasekhar (1939) comme étant
des étoiles formées d’un gaz parfait de noyaux (carbone ou helium) avec une pression Pn , et
d’un gaz dégénéré d’électrons avec une pression Pe >> Pn . C’est la pression des électrons
qui va compenser la gravité, et assurer l’équilibre de l’étoile : dPe/dr = - GMr
/ r2.
- Comme
est proportionnel à M/R3, la force de gravitation sera proportionnelle à GM2 / R3.
- Le gradient de pression est proportionnel à d/dr (
5/3) soit
2/3.d
/dr soit
2/3.
/R soit
5/3/R.
dPe/dr est donc proportionnel à M5/3 / R6 dans le cas non relativiste.
Dans le cas relativiste, dPe/dr est proportionnel à
1/3.d
/dr soit
4/3/R donc M4/3 / R5.
La relation Masse-Rayon s’écrit donc pour les naines blanches : GM2/R5 = M5/3/R6
R M1/3 = constante ou R(km) ~ 104 (M/Mסּ)-1/3
Une naine blanche de masse solaire a donc un rayon d’environ 10 000 km.
Ajoutons que la densité augmente comme M2.
Dans le cas relativiste : GM2/R5 = M4/3/R6, d’où une masse limite de 1 ,44 Mסּ.
Le rayon d’une naine blanche est d’autant plus petit que sa masse est
grande, et la masse ne peut être supérieure à 1,44 masses solaires.