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Une étoile ne laisse aucune chance à sa compagne, et la laisse mourir de faim

ESO/L. Calçada.

Les systèmes binaires sont légion dans l’Univers. Il en existe de toutes sortes, certaines plus fréquentes, et d’autres couples sont plus rares. C’est notamment le cas ici. Une équipe d’astronomes brésiliens de l’Université de São Paulo a en effet observé un système binaire composé d’une naine blanche et d’une naine brune de faible masse. Plus inhabituel encore : le cycle de vie de la naine blanche semblait avoir été prématurément interrompu par son compagnon, entraînant sa mort précoce en siphonnant lentement son matériel, la laissant finalement « mourir de faim ».

Observé entre 2005 et 2013, ce système, connu sous le numéro HS 2231 + 2441, est donc très rare. Une naine blanche est ce qui reste des étoiles intermédiaires ou de faible masse, après que celles-ci aient épuisé leur combustible et soufflé leurs couches externes (ce qu’il adviendra notamment du Soleil, dans environ 5 milliards d’années). Une naine brune, d’autre part, n’est ni une étoile à proprement parler, ni une planète. Elle est en effet trop massive pour être une planète, et pas assez grande pour qu’une réaction thermonucléaire opère à l’intérieur, lui permettant de briller. Une naine brune est une « étoile ratée », en quelque sorte. Il y a pléthore de ces objets dans l’Univers, mais les deux réunis en un système binaire, c’est beaucoup plus rare. On ne dénombre en effet q’une poignée de ces systèmes.

Côté physique, imaginez une naine blanche dont la masse correspond à entre 20 et 30 % de celle du Soleil, tandis que la naine brune est environ 34 à 36 fois la masse de Jupiter. Il y a plusieurs milliards d’années, la naine blanche était une étoile normale, de type solaire, qui évoluait avec son compagnon. Puis, une fois son hydrogène brûlé, l’étoile a ainsi quitté sa séquence principale pour se transformer en géante rouge. Cela aurait été caractérisé par une expansion massive, avec un diamètre supérieur à 150 millions de kilomètres (comme si la taille du Soleil la menait à atteindre l’orbite terrestre).

Crédits : FAPESP

À ce stade, les chercheurs suggèrent que la géante a commencé à interagir gravitationnellement avec sa compagne, la naine brune. Pendant ce temps, la naine brune a commencé à être attirée et engloutie par l’atmosphère primaire (l’enveloppe de la géante). Finalement, la puissante force d’attraction a dépassé la force gravitationnelle. Une fois que cela s’est produit, les couches externes de l’étoile primaire ont commencé à être « siphonnées », exposant son noyau d’hélium et envoyant des quantités massives de matière à la naine brune. En raison de cette perte de masse, l’étoile est morte, devenant une naine blanche.

« Ce transfert de masse de l’étoile la plus massive, l’objet primaire, à sa compagne, qui est l’objet secondaire, était extrêmement violent et instable, et cela a duré peu de temps », explique Leonardo Andrade de Almeida, principal auteur de l’étude. « L’objet secondaire, qui est maintenant une naine brune, a donc partagé son enveloppe avec l’objet primaire, mais pas assez pour devenir une nouvelle étoile ».

Les détails de cette étude sont disponibles sur arxiv.org.

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