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Deux naines brunes tournent l’une autour de l’autre en un temps record

naines brunes ultra-froides
Crédit : Nostalgia of Infinity

Des chercheurs de l’Université Northwestern et de l’Université de Californie rapportent la découverte d’une paire de naines brunes ultra-froides et très étroites. Les deux « étoiles ratées », qui représentent le plus ancien système binaire connu pour ce type d’objet, tournent l’une autour de l’autre en moins d’une journée terrestre.

Les naines brunes sont des objets trop massifs pour être considérés comme des planètes, mais trop peu massifs pour enclencher des réactions de fusions thermonucléaires qui en feraient de véritables étoiles. Ces objets émettent leur lumière principalement dans l’infrarouge, ce qui les rend complètement invisibles à l’œil humain. Parmi elles figurent des naines brunes plus « fraîches » que les autres (appelées ultra-froides) dont la température effective se situe juste au-dessus du point d’ébullition de l’eau.

Cela étant dit, comme les étoiles, les naines brunes peuvent évoluer seules ou à deux. Jusqu’à présent, on ne comptait que trois paires connues, toutes âgées de 40 millions d’années tout au plus. Cette nouvelle paire découverte (nommée LP 413-53AB b) est donc intéressante dans la mesure où ces systèmes binaires sont assez rares, du moins à notre connaissance.

Cependant, ce système est intrigant pour deux autres raisons. D’une part, ces deux naines brunes ultra-froides sont beaucoup plus anciennes que les trois autres formés puisqu’elles se sont formées il y a plusieurs milliards d’années. D’autre part, les deux objets tournent l’un autour de l’autre en seulement 20,5 heures terrestres, ce qui est un record pour ce type d’objet. Les autres paires ont en effet des périodes orbitales parfois longues de plusieurs années.

1% de la distance Terre-Soleil

Les chercheurs ont isolé ce système binaire en explorant les données d’archives au moyen d’un nouvel algorithme capable de modéliser une étoile en fonction de ses données spectrales. En analysant le spectre de la lumière, les chercheurs peuvent tirer quelques informations essentielles, telles que la composition chimique, la température ou la rotation de l’étoile. Ces analyses montrent également le mouvement d’une étoile lorsqu’elle se rapproche et s’éloigne de l’observateur (vitesse radiale).

Or, les données de ce système en particulier étaient visiblement étranges. Au départ, les premières observations avaient capturé le système lorsque les étoiles étaient à peu près alignées. Ainsi, leurs lignes spectrales se chevauchaient. Les chercheurs ont alors pensé qu’il ne s’agissait qu’une d’une seule étoile. Puis, au fur et à mesure que les étoiles se déplaçaient sur leur orbite, les lignes spectrales se divisaient également dans des directions opposées. À ce moment-là, l’équipe a compris qu’il s’agissait en réalité de deux étoiles enfermées dans un binaire très étroit.

Des observations de suivi faites depuis l’observatoire WM Keck, à Hawaii, ont confirmé ces données, révélant au passage que la distance entre les deux naines brunes était d’environ 1% de la distance Terre-Soleil, qui est d’environ 150 millions de kilomètres.

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Les deux naines brunes sont distantes de moins d’un pour cent de la distance entre la Terre et le Soleil. Crédits : Adam Burgasser/Université de Californie à San Diego

Avec les binaires habituels, les chercheurs obtiennent une mesure tous les quelques mois et peuvent, au bout d’un certain temps, reconstituer le puzzle. Avec ce système, ils ont pu observer les raies spectrales s’écarter en temps réel. Il est assez rare de pouvoir observer un phénomène se produire dans l’univers à l’échelle humaine.

« C’est excitant de découvrir un système aussi extrême« , a déclaré l’astrophysicien Chih-Chun « Dino » Hsu, à l’origine de cette étude. « En principe, nous savions que ces systèmes devraient exister, mais aucun de ces systèmes n’avait encore été clairement identifié.« 

Il est également à noter que les naines brunes rétrécissent à mesure qu’elles vieillissent. Ainsi, il fut un temps où ces deux objets étaient véritablement l’un sur l’autre s’ils étaient dans leur position actuelle. Toutefois, les chercheurs pensent plutôt que ces deux « étoiles ratées » ont migré vers l’intérieur au fur et à mesure de leur évolution. Il est également possible qu’elles se soient rapprochées après l’éjection d’un troisième membre stellaire. Des observations de suivi seront nécessaires pour tester ces deux hypothèses.

Brice Louvet

Rédigé par Brice Louvet

Brice est un journaliste passionné de sciences. Ses domaines favoris : l'espace et la paléontologie. Il collabore avec Sciencepost depuis près d'une décennie, partageant avec vous les nouvelles découvertes et les dossiers les plus intéressants.