Les astronomes ont découvert une paire d’étoiles avec une orbite si courte qu’elles semblent tourner l’une autour de l’autre en seulement 51 minutes.
Le système semble faire partie d’une classe rare de binaires connue sous le nom de “variable cataclysmique”, dans laquelle une étoile similaire à notre soleil orbite étroitement autour d’une naine blanche – un noyau chaud et dense d’une étoile brûlée.
Une variable cataclysmique se produit lorsque les deux étoiles se rapprochent, sur des milliards d’années, provoquant l’accrétion de la naine blanche ou mangeant de la matière loin de son étoile partenaire.
Ce processus peut émettre d’énormes éclairs de lumière variables que, il y a des siècles, les astronomes supposaient être le résultat d’un cataclysme inconnu.
Le système « cataclysmique », qui réside à environ 3 000 années-lumière de la Terre dans la constellation d’Hercule, a l’orbite la plus courte détectée à ce jour de ce type.
Il a été découvert par des astronomes du MIT et a été nommé ZTF J1813+4251.
Les astronomes ont découvert une paire d’étoiles avec une orbite si courte qu’elles semblent tourner l’une autour de l’autre en seulement 51 minutes. Le système est connu comme une variable cataclysmique, qui se produit lorsque deux étoiles se rapprochent, sur des milliards d’années, provoquant l’accrétion de la naine blanche ou mangeant du matériel loin de son étoile partenaire (comme illustré ci-dessus)
Contrairement à d’autres systèmes de ce type observés dans le passé, les experts ont détecté cette variable cataclysmique alors que les étoiles s’éclipsaient plusieurs fois, permettant à l’équipe de mesurer avec précision les propriétés de chaque étoile.
Ils ont ensuite effectué des simulations de ce que le système est susceptible de faire aujourd’hui et comment il devrait évoluer au cours des prochaines centaines de millions d’années.
Cela a conduit les chercheurs à émettre l’hypothèse que les étoiles sont actuellement en transition et que l’étoile semblable au soleil tourne en rond et “donne” une grande partie de son atmosphère d’hydrogène à la naine blanche vorace.
Au fil du temps, les astronomes disent que l’étoile semblable au soleil finira par être réduite à un noyau principalement dense et riche en hélium.
Dans 70 millions d’années supplémentaires, les étoiles migreront encore plus près les unes des autres, avec une orbite ultracourte atteignant seulement 18 minutes, avant de commencer à se dilater et à s’éloigner.
Il y a des décennies, des chercheurs du MIT et d’ailleurs ont prédit que de telles variables cataclysmiques devraient passer à des orbites ultracourtes – mais c’est la première fois qu’un tel système de transition est directement observé.
“Il s’agit d’un cas rare où nous avons surpris l’un de ces systèmes en train de passer de l’accrétion d’hydrogène à l’hélium”, a déclaré Kevin Burdge, du département de physique du MIT.
«Les gens ont prédit que ces objets devraient passer à des orbites ultracourtes, et on a longtemps débattu de leur capacité à devenir suffisamment courtes pour émettre des ondes gravitationnelles détectables. Cette découverte met fin à cela.
Burdge et ses collègues ont découvert le nouveau système dans un vaste catalogue d’étoiles, observé par le Zwicky Transient Facility (ZTF), une enquête qui utilise une caméra attachée à un télescope à l’observatoire Palomar en Californie pour prendre des photos haute résolution de larges bandes de Le ciel.
L’enquête a pris plus de 1 000 images de chacune des plus d’un milliard d’étoiles dans le ciel, enregistrant l’évolution de la luminosité de chaque étoile au fil des jours, des mois et des années.
Burdge a parcouru le catalogue à la recherche de signaux de systèmes à orbites ultracourtes, dont la dynamique peut être si extrême qu’ils devraient émettre des éclats de lumière spectaculaires et émettre des ondes gravitationnelles.
Ceux-ci semblaient clignoter à plusieurs reprises, avec une période de moins d’une heure – une fréquence qui signale généralement un système d’au moins deux objets en orbite rapprochée, l’un se croisant et bloquant brièvement sa lumière.
La découverte a été faite par le Zwicky Transient Facility (ZTF), qui opère à l’observatoire Palomar de Caltech, avec l’aide de l’observatoire WM Keck à Hawaï (photo)
Burdge a utilisé un algorithme pour éliminer plus d’un milliard d’étoiles, dont chacune a été enregistrée dans plus de 1 000 images, et finalement centrée sur ZTF J1813 + 4251.
“Cette chose est apparue, où j’ai vu une éclipse se produire toutes les 51 minutes, et j’ai dit, ok, c’est définitivement un binaire”, a déclaré Burdge.
Lui et ses collègues se sont ensuite concentrés sur le système en utilisant l’observatoire WM Keck à Hawaï et le Gran Telescopio Canarias en Espagne.
Ils ont découvert que le premier objet était probablement une naine blanche, à 1/100ème de la taille du soleil et environ la moitié de sa masse.
La seconde était une étoile semblable au soleil vers la fin de sa vie, à un dixième de la taille et de la masse du soleil (environ la taille de Jupiter).
Cependant, quelque chose n’allait pas tout à fait.
“Cette étoile ressemblait au soleil, mais le soleil ne peut pas entrer dans une orbite de moins de huit heures – qu’y a-t-il ici?” dit Burge.
Il s’est rendu compte que ZTF J1813 + 4251 était probablement une variable cataclysmique – une découverte qui signifie qu’il s’agit de la variable cataclysmique à orbite la plus courte détectée à ce jour.
“C’est un système spécial”, a ajouté Burge. “Nous avons eu une double chance de trouver un système qui répond à une grande question ouverte et qui est l’une des variables cataclysmiques les plus admirablement connues.”
La découverte a été publiée dans la revue La nature.
