Une étoile dévore lentement sa compagne depuis des milliards d’années : les astronomes découvrent une agonie presque interminable

Une équipe internationale de chercheurs dirigée par des astrophysiciens du MIT (Massachusetts Institute of Technology) a finalement résolu une énigme qui s'était posée il y a quelques années quand l'astrophysicien Kevin Burdge examinait des courbes de lumière d'astres fournies par le Zwicky Transient Facility (ZTF) qui utilise un télescope de l'observatoire Palomar, en Californie, pour surveiller le ciel à la recherche de variations rapides de luminosité, susceptibles de signaler une supernova, un sursaut gamma ou encore une collision entre étoiles à neutrons, comme l'explique un communiqué du MIT.

Le chercheur a alors découvert une courbe étonnante, avec des variations périodiques très rapides, mais sous forme d'un signal triangulaire et pas celui notamment d'une étoile classique en orbite autour d'une autre qui l'est tout autant et avec des transits. On n'obtient pas ce genre de courbe non plus avec un système de type « veuve noire » où l'une des étoiles arrache de la matière à l'autre avec ses forces de marée gravitationnelles, bien que le mouvement orbital produise alors des variations du signal liées au déplacement rapide d'un compagnon léger autour d'un objet beaucoup plus massif, comme une étoile à neutrons.

Les naines brunes, ni des planètes ni des étoiles

Pour comprendre de quoi il retourne, il faut savoir que, comme l'expliquent les astrophysiciens dans un article publié dans Nature Astronomy et dont une version est en accès libre sur arXiv, ils ont fini par établir qu'il avait bien affaire à un système binaire qu'ils ont baptisé ZTF J0440+2325 et qui se trouve à environ 300 années-lumière du Système solaire.

Le télescope James-Webb révèle que les mystérieuses naines brunes existeraient aussi hors de la Voie lactée

Les mystérieuses naines brunes, des sortes d'étoiles ratées qui ressemblent aux géantes gazeuses comme Jupiter, n'existeraient pas seulement dans la Voie lactée. À partir des observations réalisés jadis par le télescope Hubble de l'amas d'étoiles NGC 602 proche du Petit Nuage de Magellan, le James-Webb a été utilisé en 2023 pour révéler une population de possibles naines brunes dans cet amas.... Lire la suite

Ils ont déterminé qu'il se compose d'une naine rouge d'environ 85 masses joviennes et d'une naine brune de 25 masses joviennes. Les deux astres sont si proches que leur période orbitale n'est que de 86,65 minutes, leur orbite pouvant tenir à l'intérieur du diamètre du Soleil.

Le saviez-vous ?

L'existence des naines brunes a été prédite théoriquement par l’astronome indien Shiv S. Kumar pendant sa thèse au cours de la période 1958-1962. Il s'intéressait à la théorie des étoiles de très faible masse (M < 0.1 masse solaire), étoiles qu'il avait appelées des naines noires. Mais, notamment parce ces objets peuvent être lumineux aux longueurs d'onde visibles au début de leur vie car ils sont chauffés par la contraction gravitationnelle lors de leur formation et selon le mécanisme de Kelvin-Helmholtz, c'est une autre dénomination à leur sujet qui fera fortune et qui est utilisée depuis que les premières naines brunes ont été observées au milieu des années 1990. Ces astres, trop massifs pour être des géantes gazeuses comme , mais pas assez pour être considérés comme des étoiles, doivent en effet leur nom de naine brune à Jill Tarter, une exobiologiste connue pour être l'une des figures de proue de Seti.

Une agonie lente pendant des milliards d'années

En se basant sur les observations concernant ce système binaire et des simulations numériques, les astrophysiciens sont arrivés à la conclusion que la naine brune perd continuellement de la matière qui lui est arrachée par les forces de marée de la naine rouge. La matière s'accrétant violemment sur cette dernière, elle produit à la surface de la naine rouge une région extrêmement chaude et lumineuse.

Voici la première image directe d'une naine brune en orbite autour d'une étoile

Les naines brunes sont des corps célestes sombres qui ne sont ni tout à fait des étoiles ni tout à fait des planètes. Elles sont rarement en orbite autour des étoiles, et les milliers que l'on connait sont souvent nomades dans la Voie lactée. Ce n'est pas le cas de HIP 21152 B, qui est le premier compagnon sous-stellaire confirmé d'une étoile sur la séquence principale dans l'amas des Hyades découverte par imagerie directe. Sa masse est similaire à celle d'une exoplanète géante - entre 22 et 36 masses de Jupiter.... Lire la suite

Les calculs montrent alors qu'étant donné les mouvements de l'étoile et de la naine brune, on retrouve bien pour un observateur terrestre un signal triangulaire lorsque la région hautement lumineuse apparaît, puis disparaît au cours du mouvement orbital.

L'accrétion se fait cependant de façon très stable et lente car le transfert de matière s'effectuerait à un rythme d'environ un cent-millième de masse terrestre par an. Ce taux est si faible par rapport à la masse totale de la naine brune que le processus pourrait se poursuivre pendant des milliards d'années.