Ils observent, pour la première fois, une étoile au moment de dévorer une de ses planètes

Avec le four éteint, cependant, la gravité commencera inexorablement à comprimer le Soleil, le rendant plus petit et plus chaud. Mais ce ne sera pas la fin. Au cours des 5 derniers milliards d’années, lorsque le Soleil a brûlé l’hydrogène disponible, il a également produit une énorme quantité d’hélium (la fusion de deux atomes d’hydrogène donne un hélium). La température de fusion de l’hélium est bien supérieure à celle de l’hydrogène, mais l’échauffement provoqué par la compression gravitationnelle atteindra bientôt ce point critique. Ensuite, le four nucléaire se rallumera, bien que le combustible ne soit plus de l’hydrogène, mais de l’hélium.

Ce qui va se passer ensuite est l’un des plus grands spectacles que nous puissions rêver de voir : grâce à sa force renouvelée, le Soleil va « rebondir », vaincre l’oppression de la gravité, et commencer à croître rapidement jusqu’à devenir des centaines de milliers de fois plus grand que sa taille, ce que c’était. Elle sera devenue une géante rouge. Et au fur et à mesure que son périmètre augmente, il « avalera » les planètes les plus proches une à une. Il a été calculé que, lorsque cela se produira, Mercure, Vénus et peut-être la Terre finiront dévorés par le Soleil.

Le même avenir que la Terre

Or, une équipe internationale de scientifiques de différentes institutions, dont le MIT, Caltech et l’université de Harvard, vient d’observer, pour la première fois, comment une étoile avale ainsi une planète entière. Jusqu’à présent, des étoiles avaient été vues juste avant ou juste après avoir consommé des planètes entières, mais jamais une n’avait été prise en flagrant délit. L’étude est publiée aujourd’hui dans ‘Nature’.

L’événement a eu lieu dans notre propre galaxie, à quelque 12 000 années-lumière, près de la constellation de l’Aigle. Là, les astronomes ont détecté l’explosion d’une étoile qui a multiplié sa luminosité par 100 en seulement 10 jours, après quoi elle s’est rapidement estompée à nouveau. Fait intéressant, cet éclair de feu a été suivi d’un signal plus froid et plus durable. Une combinaison, en ont déduit les scientifiques, qu’un seul événement serait capable de produire : une étoile engloutissant une planète proche. “Nous examinions l’étape finale de la déglutition”, explique l’auteur principal de l’étude, Kishalay De, du Institut Kavli pour l’astrophysique et la recherche spatiale au MIT.

Et que dire de la planète dévorée ? Selon les chercheurs, il s’agissait probablement d’un monde chaud de la taille de Jupiter qui s’est d’abord rapproché en spirale, puis a été attiré directement dans l’atmosphère de l’étoile mourante, et enfin dans son noyau. Peut-être le même sort qui attend la Terre dans 5 milliards d’années.

“Nous envisageons l’avenir de la Terre”, déclare De. Si une autre civilisation nous observait à 10 000 années-lumière alors que le Soleil engloutissait la Terre, elle la verrait soudainement s’éclaircir puis former de la poussière autour d’elle avant de redevenir ce qu’elle était.” L’augmentation rapide de la luminosité a été détectée en mai 2020, mais il a fallu plus d’un an aux chercheurs pour trouver une explication à ce qui s’est passé.

un signe intrigant

Le signal initial est apparu dans une recherche de données prises par Installation transitoire de Zwicky (ZTF), exécuté à l’observatoire Palomar de Caltech en Californie. Le ZTF est une enquête qui scanne le ciel à la recherche d’étoiles dont la luminosité change rapidement, ce qui peut être causé par des supernovae, des sursauts gamma ou d’autres phénomènes stellaires. Plus précisément, De et ses collègues recherchaient dans les données ZTF des signes d’éruptions dans des binaires stellaires, des systèmes dans lesquels deux étoiles orbitent l’une autour de l’autre, l’une tirant occasionnellement de la masse de l’autre et brillant brièvement en conséquence. « Mais une nuit, se souvient-il, j’ai remarqué une étoile qui, sortie de nulle part, multipliait sa luminosité par un facteur 100 en une semaine. Cela ne ressemblait à aucune explosion stellaire que j’aie jamais vue.”

Espérant obtenir plus de données, De a vérifié les observations de la même étoile prises par l’observatoire Keck à Hawaï. Les télescopes Keck prennent des mesures spectroscopiques de la lumière des étoiles, que les scientifiques peuvent utiliser pour discerner sa composition chimique.

Mais ce que De a trouvé l’a encore plus troublé. Alors que la plupart des systèmes binaires émettent des matériaux stellaires comme l’hydrogène et l’hélium lorsqu’une étoile érode l’autre, la nouvelle source n’a rien fait de tout cela. Ce que De a vu, ce sont des signes de “molécules particulières” qui ne peuvent exister qu’à des températures très froides. “Ces molécules -explique le chercheur- ne se voient que dans les étoiles très froides. Et quand une étoile brille, elle devient généralement plus chaude. C’est-à-dire qu’avoir à la fois des températures basses et la luminosité inhabituelle d’une étoile est quelque chose qui ne concorde pas.

C’est alors qu’il est devenu évident que le signal ne provenait pas d’un système binaire, composé de deux étoiles en orbite l’une autour de l’autre. Qu’est-ce que ça pourrait être alors ? De n’avait pas de réponses et n’avait d’autre choix que d’attendre plus d’informations. Environ un an après sa découverte, ces données sont venues grâce à une nouvelle analyse de l’étoile, cette fois avec une caméra infrarouge à l’Observatoire Palomar.

Le “moment eurêka” arrive

Dans l’infrarouge, les astronomes peuvent voir des signaux provenant de matériaux plus froids, contrairement aux émissions optiques brûlantes qui proviennent d’étoiles binaires et d’autres événements stellaires extrêmes.

“Ces données infrarouges m’ont fait tomber de ma chaise”, se souvient De. La source était incroyablement brillante dans le proche infrarouge.”

Les données ont révélé qu’après sa luminosité initiale inhabituelle, l’étoile a passé l’année suivante à émettre une énergie beaucoup plus froide, suggérant qu’elle pourrait fusionner avec une autre étoile au lieu de briller, par exemple, à la suite d’une supernova.

Mais lorsque l’équipe a combiné leurs données avec les mesures obtenues par le télescope spatial infrarouge de la NASA, NEOWISE, ils ont réalisé que la vérité était beaucoup plus excitante. La quantité totale d’énergie libérée par l’étoile depuis son explosion initiale était étonnamment petite, à peine un millième de l’ampleur de toute fusion stellaire observée dans le passé.

“Cela signifiait”, explique De, “que tout ce qui avait fusionné avec l’étoile devait être 1 000 fois plus petit que toute autre étoile que nous ayons vue. Et c’est une heureuse coïncidence que la masse de Jupiter soit d’environ un millième de la masse du Soleil. Alors nous avons réalisé : c’est une planète qui s’écrase sur son étoile.

reconstruire l’histoire

Avec toutes les pièces en place, les scientifiques ont finalement pu expliquer l’explosion initiale. La bouffée de chaleur brillante était probablement le dernier moment d’une planète de la taille de Jupiter entraînée dans l’atmosphère gonflée d’une étoile mourante. Lorsque la planète est tombée dans le noyau de son soleil, les couches externes de l’étoile ont explosé et se sont déposées sous forme de poussière froide pour l’année suivante.

« Pendant des décennies – dit De- nous avons pu voir l’avant et l’après. Avant, quand les planètes continuent à orbiter très près de leur étoile, et après, quand une planète a déjà été engloutie, et que l’étoile est gigantesque. Ce qui nous manquait, c’était d’attraper l’étoile en flagrant délit, où vous avez une planète passant par cette destination en temps réel. C’est ce qui rend cette découverte vraiment unique et passionnante.”