Dans un trio d’étoiles, l’une d’entre elles s’est fortement magnétisée en absorbant une de ses compagnes
Une paire d’étoiles (binaire d’étoiles) nommée HD 148937 révèle qu’il fut un temps où elles étaient trois. Une nouvelle étude trouve qu’à l’origine, deux de ces étoiles du trio ont fusionné, produisant non seulement la magnifique nébuleuse de l’œuf de dragon (Dragon’s Egg nebula) ou NGC 6164 dans laquelle elles sont nichées, mais aussi deux étoiles mal assorties, liées l’une à l’autre dans une danse gravitationnelle.
Image d’entête : l’étoile binaire HD 148937 dans la nébuleuse de l’Oeuf du Dragon. (Equipe ESO/VPHAS+/ CASU)
Selon l’astronome Abigail Frost, de l’université KU Leuven en Belgique et de l’Observatoire européen austral au Chili :
En me documentant, j’ai été frappée par la particularité de ce système. Une nébuleuse entourant deux étoiles massives est une rareté, et cela nous a vraiment donné l’impression que quelque chose de génial devait s’être produit dans ce système. En examinant les données, cette impression n’a fait que croître.
Le système, situé à environ 3 800 années-lumière de la Terre, est constitué de deux étoiles massives bloquées dans une orbite de 26 ans. Et elles sont massives : l’une a une masse de 29,9 fois la masse du Soleil et l’autre de 26,6 fois. Selon la théorie, cette masse est suffisamment importante pour que chaque étoile forme un trou noir à sa mort.
La plus grande des deux étoiles est vraiment curieuse. De précédentes recherches suggèrent qu’elle possède un champ magnétique. Les étoiles dont la masse est supérieure à sept fois celle du Soleil n’en ont généralement pas, car elles ne semblent pas avoir l’intérieur convectif nécessaire au maintien d’un champ magnétique, comme c’est le cas pour les étoiles plus petites. C’est ce qui a suscité l’intérêt d’Abigail Frost et de son équipe. Ils ont analysé 9 ans de données d’observation sur le système, recueillies avec le Very Large Telescope de l’ESO, ainsi que des données d’archives du télescope de 2,2 mètres MPG-ESO. Ces données leur ont permis de caractériser les étoiles et d’en déterminer les caractéristiques. Ils ont ainsi pu caractériser en détail les étoiles et leur orbite.
Cette collection d’images présente trois représentations artistiques de l’événement violent qui a changé le destin du système stellaire HD 148937. Une véritable image astronomique est présentée dans le dernier panneau. À l’origine, le système comptait au moins trois étoiles (panneau supérieur gauche), dont deux étaient proches l’une de l’autre et une autre beaucoup plus éloignée, jusqu’au jour où les deux étoiles intérieures sont entrées en collision et ont fusionné (panneau supérieur droit). Cet événement violent a donné naissance à une nouvelle étoile, plus grande et magnétique, qui forme désormais une paire avec l’étoile la plus éloignée (panneau inférieur gauche). La fusion a également libéré les matériaux à l’origine de la spectaculaire nébuleuse qui entoure aujourd’hui les étoiles (panneau inférieur droit). (ESO/L. Calçada, équipe VPHAS+/ CASU)
Lorsqu’ils ont commencé à y regarder de plus près, les chercheurs ont remarqué quelque chose d’étrange. Les deux étoiles massives d’une binaire de ce type devraient avoir à peu près le même âge, puisqu’elles se sont formées dans la même pouponnière stellaire à peu près au même moment. Mais lorsque les chercheurs ont analysé leur composition chimique, dont le profil permet de déterminer leur âge, ils ont constaté que la plus grosse des deux étoiles semblait avoir environ 2,7 millions d’années, et la plus petite au moins 4,1 millions d’années. Cette différence d’âge n’est pas négligeable.
Et puis il y a la nébuleuse, dont l’âge est estimé à environ 7 500 ans. Sa seule présence est déjà surprenante : les nébuleuses en émission de ce type sont généralement émises par des étoiles mourantes, mais les deux étoiles au cœur de la nébuleuse sont dans la force de l’âge. De plus, la nébuleuse contient beaucoup d’azote, de carbone et d’oxygène. En général, ces éléments sont piégés à l’intérieur des étoiles et ne se répandent pas à l’extérieur.
La fusion de deux étoiles plus petites est l’une des explications possibles pour ces étoiles magnétiques massives. Cet événement pourrait libérer du matériel interne à l’étoile dans l’espace qui l’entoure. L’ensemble des indices suggère qu’une telle fusion a bien eu lieu dans HD 148937.
Selon l’astronome Hugues Sana, de la KU Leuven :
Nous pensons que ce système avait au moins trois étoiles à l’origine ; deux d’entre elles devaient être proches à un moment donné de l’orbite, tandis qu’une autre étoile était beaucoup plus éloignée. Les deux étoiles intérieures ont fusionné de manière violente, créant une étoile magnétique et rejetant de la matière, ce qui a donné naissance à la nébuleuse. L’étoile la plus éloignée a formé une nouvelle orbite avec l’étoile magnétique qui venait de fusionner, créant ainsi la binaire que nous voyons aujourd’hui au centre de la nébuleuse.
HD 148937 serait ainsi la première preuve irréfutable que les fusions stellaires sont effectivement à l’origine des champs magnétiques que l’on observe parfois autour des étoiles massives. La vitesse à laquelle ces fusions devraient se produire est cohérente avec le pourcentage d’étoiles massives dotées d’un champ magnétique que nous observons.
L’étude publiée dans Science : A magnetic massive star has experienced a stellar merger et présentée sur le site de l’Observatoire européen austral (ESO) : Beautiful nebula, violent history: clash of stars solves stellar mystery.
