in

Longtemps théorisées, ces étoiles binaires sont bien réelles

Illustration d'une naine blanche pré-ELM. Crédits : M.Weiss/Centre d'Astrophysique | Harvard et Smithsonian

Une équipe d’astronomes annonce avoir observé un nouveau type d’étoiles binaires dont l’existence avait longtemps été théorisée. Cette découverte concerne les naines blanches de masse extrêmement faible. Les détails de l’étude sont publiés dans les Rapports mensuels de la Royal Astronomical Society.

Un nouveau type d’étoiles

Près de 97 % des étoiles qui meurent dans l’univers terminent en naine blanche. Imaginez un petit objet dense et contracté dont la luminosité s’est estompée après avoir brûlé tout son carburant. C’est ainsi que finira notre étoile par exemple. Dans de rares cas, une étoile  peut néanmoins devenir une naine blanche de masse extrêmement faible (ELM). Imaginez cette fois le même objet, mais avec le tiers de la masse du Soleil.

Ces étoiles ont longtemps interrogé les chercheurs. Au départ, si les calculs étaient exacts, toutes les naines blanches semblaient en effet avoir plus de 13,8 milliards d’années, soit le même âge que l’univers lui-même. Sur le plan physique, leur existence paraissait donc impossible.

Puis, au fil des ans, les astronomes ont finalement conclu que la seule façon d’obtenir de tels objets était d’impliquer un compagnon binaire. L’attraction gravitationnelle d’une étoile proche pourrait en effet rapidement (en moins de 13,8 milliards d’années) « ronger » sa compagne au point de ne laisser qu’une simple naine blanche ELM.

Les astronomes ont déjà observé des étoiles massives comme notre Soleil se frotter à des naines blanches. Ils ont également observé des naines blanches ELM avec des compagnes naines blanches normales. En revanche, jusqu’à présent, ils n’avaient jamais observé la phase de transition contractant une naine blanche en une naine blanche ELM. C’est désormais chose faite.

Un lien évolutif manquant

L’astronome Kareem El-Badry, principal auteur de ces travaux, compare souvent l’astronomie stellaire à la zoologie du XIXe siècle. « Vous sortez dans la jungle et trouvez un organisme. Vous décrivez sa taille, son poids, puis vous passez à un autre organisme« , explique-t-il. « C’est pareil ici. Vous voyez tous ces différents types d’objets et devez reconstituer comment ils sont tous connectés« .

En 2020, le chercheur est donc reparti « dans la jungle » à la recherche de l’étoile qui échappait jusqu’à présent aux scientifiques : la naine blanche pré-ELM.

étoiles binaires
Illustration d’une naine blanche pré-ELM. Crédits : M.Weiss

Pour cette étude, l’astronome s’est appuyé sur le télescope Shane de l’observatoire Lick (Californie), ainsi que sur les données de Gaia, l’observatoire spatial lancé par l’Agence spatiale européenne (ESA). Il s’est également bien aidé du Zwicky Transient Facility. Il s’agit d’un relevé astronomique du ciel à grand champ utilisant une nouvelle caméra installée à l’observatoire Palomar (Californie).

Grâce à ces instruments, le chercheur est parti d’un milliard d’étoiles candidates à seulement une cinquantaine. Des analyses de suivi ont ensuite réduit l’échantillon à 21 candidates qui se sont finalement révélées être des naines blanches pré-ELM. Toutes étaient légèrement plus « gonflées » que les naines blanches classiques et avaient une forme d’œuf en raison de l’attraction gravitationnelle infligée par l’étoile compagne. Enfin, treize de ces étoiles semblaient encore perdre de la masse au profit de leur compagnon, tandis que huit des étoiles semblaient ne plus en perdre.

« Nous avons trouvé le lien évolutif entre deux classes d’étoiles binaires« , note le chercheur qui souligne l’importance des données publiques issues des relevés astronomiques utilisés au cours de son travail. « S’il n’y avait pas eu des projets comme le Zwicky Transient Facility et Gaia qui représentent une énorme quantité de travail dans les coulisses de centaines de personnes, ce travail ne serait tout simplement pas possible« .