Un couple d’étoiles se tourne autour en moins d’une journée terrestre
En raison des grandes distances qui séparent les objets de notre galaxie, les astronomes doivent souvent attendre des mois ou des années pour observer comment les corps célestes tels que les étoiles et les planètes se déplacent les unes autour des autres. Récemment, cependant, des astrophysiciens de l’université Northwestern et de l’université de Californie à San Diego (UC San Diego/ Etats-Unis) ont vu la lumière d’une paire d’étoiles naines ultra-froides (ou naine brune) changer en quelques minutes. Ils ont ainsi découvert que ce que l’on croyait être une seule étoile en était en fait deux. Qui plus est, elles étaient si proches l’une de l’autre qu’elles ont battu le record du système de binaire ultra-froide le plus rapproché jamais observé, tournant l’une autour de l’autre en moins d’un jour terrestre.
Les étoiles naines ultra-froides sont difficiles à voir à l’œil nu, car elles émettent la majeure partie de leur énergie dans le spectre infrarouge. En d’autres termes, elles ne brûlent pas suffisamment pour émettre une lumière visible à l’œil nu. Néanmoins, elles sont extrêmement courantes dans l’univers et les astronomes peuvent les observer avec des instruments spécialisés.
Représentation artistique d’une naine brune (ou naines ultra-froides). (NASA)
Chih-Chun « Dino » Hsu, chercheur postdoctoral en physique et en astronomie au Weinberg College of Arts and Sciences de l’université Northwestern, a décidé d’utiliser ces outils, sous la forme des télescopes de l’observatoire W.M. Keck à Hawaï, pour observer un système stellaire connu sous le nom de LP 413-53AB. Il l’a fait après avoir utilisé un algorithme qu’il a développé pour analyser les données d’archives concernant la lumière émise par divers systèmes. Son analyse a permis de détecter que dans une mesure, les raies spectrales créées par la lumière des deux étoiles se chevauchaient, mais que dans une autre, les raies divergeaient. La première analyse aurait conduit un observateur à croire que LP 413-53AB n’était qu’une seule étoile, la seconde aurait signifié qu’il y en avait deux.
Les deux télescopes de l’observatoire W.M. Keck au sommet du Mauna Kea, à Hawaï. (NASA)
Grâce à sa propre observation du système, qui se trouve dans la constellation du Taureau, Hsu a pu constater le décalage par lui-même.
Selon le superviseur de Hsu, Adam Burgasser :
Lorsque nous avons effectué cette mesure, nous avons pu voir les choses changer en quelques minutes d’observation. La plupart des binaires que nous suivons ont des périodes orbitales de plusieurs années. Ainsi, vous obtenez une mesure tous les quelques mois. Puis, après un certain temps, vous pouvez reconstituer le puzzle. Avec ce système, nous avons pu voir les lignes spectrales s’écarter en temps réel. C’est incroyable de voir quelque chose se produire dans l’univers à une échelle de temps humaine.
Hsu a déterminé que la distance entre les deux étoiles naines est d’environ un million de kilomètres, ce qui les rapproche beaucoup plus que la distance entre Jupiter et sa lune Callisto. En d’autres termes, l’espace entre les étoiles ne représente que 1 % de l’espace entre la Terre et le Soleil. Les étoiles sont si proches qu’il ne leur faut que 20,5 heures pour tourner l’une autour de l’autre, ce qui fait qu’une année sur chaque étoile est inférieure à un jour en temps terrestre.
Illustration de la proximité actuelle des binaires d’étoiles naines ultra-froides et de l’évolution de cette proximité au fil du temps. (Adam Burgasser/ UC San Diego)
Il s’agit seulement du quatrième système binaire de naines ultra-froides découvert par des astronomes. En plus d’avoir la période la plus courte de tous les autres, LP 413-53AB est aussi beaucoup plus vieux, avec des milliards d’années contre environ 40 millions d’années pour les autres systèmes. En outre, alors que l’on espérait que les précédents systèmes de naines binaires puissent abriter des planètes habitables, Hsu affirme que ce ne sera pas le cas avec LP 413-53AB, car les planètes seraient tout simplement trop proches de la surface des étoiles pour permettre la vie, il ajoute :
Ces naines ultra-froides sont voisines de notre Soleil. Pour identifier des hôtes potentiellement habitables, il est utile de commencer par nos voisins proches. Mais si les binaires rapprochées sont courantes parmi les naines ultra-froides, il se peut qu’il y ait peu de mondes habitables à trouver.
La vie extraterrestre mise à part, l’algorithme de Hsu fournit aux chercheurs un nouvel outil pour rechercher d’autres naines ultra-froides trouvées dans des systèmes binaires qui ont été historiquement difficiles à repérer.
Selon Chris Theissen, de l’UC San Diego et coauteur de l’étude :
Ces systèmes sont rares. Mais nous ne savons pas s’ils sont rares parce qu’ils existent rarement ou parce que nous ne les trouvons tout simplement pas. C’est une question ouverte. Maintenant, nous avons un point de données sur lequel nous pouvons commencer à construire. Ces données se trouvaient dans les archives depuis longtemps. L’outil de Dino nous permettra de rechercher d’autres binaires de ce type.
Leurs travaux ont été présentés le 10 janvier lors de la 241e réunion de l’American Astronomical Society à Seattle, et décrits sur le site de l’Université Northwestern : Ultracool dwarf binary stars break records.