Des scientifiques dessinent un système stellaire âgé en utilisant plus d’un siècle d’observations –

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  • Les astronomes ont peint leur meilleure image à ce jour d’une variable RV Tauri, un type rare de binaire stellaire où deux étoiles – l’une approchant de la fin de sa vie – orbitent dans un disque de poussière tentaculaire. Leur ensemble de données de 130 ans couvre la plus large gamme de lumière jamais collectée pour l’un de ces systèmes, de la radio aux rayons X.

    “Il n’y a qu’environ 300 variables RV Tauri connues dans la galaxie de la Voie lactée”, a déclaré Laura Vega, récemment titulaire d’un doctorat à l’Université Vanderbilt à Nashville, Tennessee. «Nous avons concentré notre étude sur le deuxième plus brillant, nommé U Monocerotis, qui est maintenant le premier de ces systèmes à partir duquel des rayons X ont été détectés.

    Un article décrivant les résultats, dirigé par Vega, a été publié dans Le journal astrophysique.

    Le système, appelé U Mon pour faire court, se trouve à environ 3600 années-lumière dans la constellation de Monoceros. Ses deux étoiles tournent autour de l’autre environ tous les six ans et demi sur une orbite inclinée à environ 75 degrés de notre point de vue.

    L’étoile principale, une supergéante jaune âgée, a environ deux fois la masse du Soleil, mais a atteint 100 fois la taille du Soleil. Un bras de fer entre la pression et la température dans son atmosphère la fait régulièrement se dilater et se contracter, et ces pulsations créent des changements de luminosité prévisibles avec une alternance de creux de lumière profonds et peu profonds – une caractéristique des systèmes RV Tauri. Les scientifiques en savent moins sur l’étoile compagnon, mais ils pensent qu’elle est de masse similaire et beaucoup plus jeune que la principale.

    Le disque froid autour des deux étoiles est composé de gaz et de poussière éjectés par l’étoile primaire lors de son évolution. En utilisant des observations radio de la matrice submillimétrique sur Maunakea, Hawai’i, l’équipe de Vega a estimé que le disque mesurait environ 51 milliards de miles (82 milliards de kilomètres). Les orbites binaires à l’intérieur d’un espace central que les scientifiques pensent être comparable à la distance entre les deux étoiles à leur séparation maximale, lorsqu’elles sont distantes d’environ 870 millions de kilomètres.

    Lorsque les étoiles sont les plus éloignées les unes des autres, elles sont à peu près alignées sur notre ligne de mire. Le disque obscurcit partiellement le primaire et crée une autre fluctuation prévisible dans la lumière du système. Vega et ses collègues pensent que c’est à ce moment-là qu’une étoile ou les deux interagissent avec le bord intérieur du disque, siphonnant les courants de gaz et de poussière. Ils suggèrent que l’étoile compagnon achemine le gaz dans son propre disque, qui se réchauffe et génère une sortie de gaz émettant des rayons X. Ce modèle pourrait expliquer les rayons X détectés en 2016 par le satellite XMM-Newton de l’Agence spatiale européenne.

    “Les observations XMM font de U Mon la première variable RV Tauri détectée dans les rayons X”, a déclaré Kim Weaver, scientifique du projet américain XMM et astrophysicien au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. “C’est passionnant de voir les mesures multi-longueurs d’onde basées au sol et dans l’espace se rassembler pour nous donner de nouvelles perspectives sur un système étudié depuis longtemps.”

    Dans leur analyse de U Mon, l’équipe de Vega a également incorporé 130 ans d’observations en lumière visible.

    La première mesure disponible du système, collectée le 25 décembre 1888, provenait des archives de l’American Association of Variable Star Observers (AAVSO), un réseau international d’astronomes amateurs et professionnels dont le siège est à Cambridge, Massachusetts. L’AAVSO a fourni des mesures historiques supplémentaires allant du milieu des années 1940 à nos jours.

    Les chercheurs ont également utilisé des images archivées cataloguées par Digital Access to a Sky Century @ Harvard (DASCH), un programme de l’Observatoire du Harvard College de Cambridge dédié à la numérisation d’images astronomiques à partir de plaques photographiques en verre fabriquées par des télescopes au sol entre les années 1880 et 1990. .

    La lumière de U Mon varie à la fois parce que l’étoile primaire vibre et parce que le disque l’obscurcit partiellement tous les 6,5 ans environ. Les données combinées AAVSO et DASCH ont permis à Vega et à ses collègues de repérer un cycle encore plus long, où la luminosité du système augmente et diminue environ tous les 60 ans. Ils pensent qu’une déformation ou un amas dans le disque, situé à peu près aussi loin du binaire que Neptune l’est du Soleil, provoque cette variation supplémentaire lors de son orbite.

    Vega a terminé son analyse du système U Mon en tant que boursière Predoctoral Fellow de la NASA Harriett G. Jenkins, un programme financé par le projet de recherche et d’éducation de l’Université des minorités du Bureau de l’engagement STEM de la NASA.

    “Pour sa thèse de doctorat, Laura a utilisé cet ensemble de données historiques pour détecter une caractéristique qui n’apparaîtrait autrement qu’une seule fois dans la carrière d’un astronome”, a déclaré le co-auteur Rodolfo Montez Jr., astrophysicien au Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, également à Cambridge. “C’est un témoignage de la façon dont notre connaissance de l’univers se construit au fil du temps.”

    Le co-auteur Keivan Stassun, expert en formation d’étoiles et conseiller doctoral de Vega à Vanderbilt, note que ce système évolué a de nombreuses caractéristiques et comportements en commun avec les binaires nouvellement formés. Les deux sont intégrés dans des disques de gaz et de poussière, extraient le matériau de ces disques et produisent des sorties de gaz. Et dans les deux cas, les disques peuvent former des déformations ou des amas. Dans les jeunes binaires, ceux-ci pourraient signaler les débuts de la formation des planètes.

    “Nous avons encore des questions sur la fonctionnalité du disque de U Mon, auxquelles de futures observations radio pourront répondre”, a déclaré Stassun. “Mais sinon, beaucoup des mêmes caractéristiques sont là. Il est fascinant de voir à quel point ces deux étapes de la vie binaire se reflètent.”

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