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Découverte d’une paire d’étoiles avec l’orbite la plus courte à ce jour

étoiles système binaire
Source : Pixabay

Plus de la moitié des étoiles de notre galaxie sont en couple avec une autre étoile. La plupart évoluent relativement loin de leur compagnon binaire, mais certains systèmes sont le théâtre de relations beaucoup plus rapprochées. Dans la revue Nature, une équipe d’astronomes décrit la découverte de l’un de ces couples stellaires.

Un tour toutes les 51 minutes

Ce système semble faire partie d’une classe rare de binaires connue sous le nom de « variable cataclysmique » dans laquelle une étoile comparable à notre Soleil orbite étroitement autour d’une naine blanche (le cadavre d’une autre étoile également semblable au Soleil). Ce flirt cosmique n’est pas sans conséquence, la seconde siphonnant la matière de la première, la dépouillant de son hydrogène pour ne laisser que de l’hélium. Ce processus peut émettre d’énormes éclairs de lumière variables que les astronomes supposaient jadis être le résultat de cataclysmes inconnus.

Le système nouvellement découvert, nommé ZTF J1813+4251, est le couple binaire avec l’orbite la plus courte détectée à ce jour. En observant la manière dont ces deux étoiles s’éclipsaient, les chercheurs ont déterminé qu’elles tournaient l’une autour de l’autre toutes les 51 minutes environ.

Pendant ce temps, l’étoile semblable au Soleil se fait voler son hydrogène par la naine blanche. Des simulations laissent à penser qu’elle finira par être réduite à un noyau principalement dense et riche en hélium. Dans 70 millions d’années, les deux objets seront également encore plus près l’un de l’autre, avec une orbite ultracourte estimée à seulement dix-huit minutes. Ils commenceront ensuite à s’éloigner.

étoiles variable cataclysmique
Illustration d’une étoile naine blanche engloutissant la matière de son compagnon semblable au Soleil. Crédits : NASA/JPL-Caltech

Un système exceptionnellement « propre »

Les astronomes ont découvert ce nouveau système dans un vaste catalogue d’étoiles observé par le Zwicky Transient Facility (ZTF). Il s’agit d’une enquête menée depuis l’observatoire Palomar, en Californie. Cette base de données intègre plus d’un millier d’images des plus d’un milliard d’étoiles du catalogue qui enregistre l’évolution de leur luminosité au fil du temps.

Pour ces travaux, les chercheurs ont examiné les étoiles qui semblaient « clignoter » à plusieurs reprises, avec une période de moins d’une heure. Ce type de signal témoigne généralement de la présence de deux objets en orbite proche, l’un croisant l’autre et bloquant brièvement sa lumière. C’est alors qu’ils sont tombés sur ZTF J1813+4251, à environ 3 000 années-lumière de la Terre.

Des observations de suivi faites avec l’observatoire WM Keck à Hawaï et le Gran Telescopio Canarias, en Espagne, ont permis de déterminer que ce système était exceptionnellement propre. Autrement dit, les astronomes pouvaient clairement voir sa lumière changer à chaque éclipse. Une telle clarté leur a ensuite permis de mesurer avec précision la masse et le rayon de chaque objet, ainsi que leur période orbitale.

D’après leurs analyses, la naine blanche serait cent fois plus petite que le Soleil pour environ la moitié de sa masse. Le second objet, l’étoile semblable au Soleil, aurait un dixième de la taille et de la masse de notre propre étoile (environ la taille de Jupiter).