Les étreintes secrètes des stars révélées par Alma —

À l’aide du gigantesque télescope Alma au Chili, une équipe de scientifiques dirigée par l’Université de technologie de Chalmers a étudié 15 étoiles inhabituelles dans notre galaxie, la Voie lactée, les 5 000 années-lumière les plus proches de la Terre. Leurs mesures montrent que toutes les étoiles sont doubles, et toutes ont récemment connu une phase rare qui est mal comprise, mais qui est censée conduire à de nombreux autres phénomènes astronomiques. Leurs résultats sont publiés cette semaine dans la revue scientifique Astronomie de la nature.

En dirigeant les antennes d’Alma vers chaque étoile et en mesurant la lumière de différentes molécules proches de chaque étoile, les chercheurs espéraient trouver des indices sur leurs histoires. Surnommées “fontaines d’eau”, ces étoiles étaient connues des astronomes en raison de la lumière intense des molécules d’eau – produites par un gaz inhabituellement dense et rapide.

Situé à 5000 m au-dessus du niveau de la mer au Chili, le télescope Alma est sensible à la lumière avec des longueurs d’onde d’environ un millimètre, invisible à l’œil humain, mais idéal pour regarder à travers les couches de nuages ​​poussiéreux de la Voie lactée vers des étoiles couvertes de poussière.

“Nous étions très curieux à propos de ces étoiles car elles semblaient souffler des quantités de poussière et de gaz dans l’espace, certaines sous la forme de jets avec des vitesses allant jusqu’à 1,8 million de kilomètres par heure. Nous avons pensé que nous pourrions trouver des indices sur la façon dont les jets étaient en cours de création, mais au lieu de cela, nous avons trouvé bien plus que cela », explique Theo Khouri, premier auteur de la nouvelle étude.

Les étoiles perdent jusqu’à la moitié de leur masse totale

Les scientifiques ont utilisé le télescope pour mesurer les signatures des molécules de monoxyde de carbone, le CO, à la lumière des étoiles, et ont comparé les signaux de différents atomes (isotopes) de carbone et d’oxygène. Contrairement à sa molécule sœur le dioxyde de carbone, le CO₂, le monoxyde de carbone est relativement facile à découvrir dans l’espace et constitue l’outil de prédilection des astronomes.

« Grâce à la sensibilité exquise d’Alma, nous avons pu détecter les signaux très faibles de plusieurs molécules différentes dans le gaz éjecté par ces étoiles. Lorsque nous avons examiné de près les données, nous avons vu des détails que nous ne nous attendions vraiment pas à voir. » dit Théo Khouri.

Les observations ont confirmé que les étoiles soufflaient toutes de leurs couches externes. Mais les proportions des différents atomes d’oxygène dans les molécules indiquaient que les étoiles n’étaient pas aussi extrêmes qu’elles le paraissaient, explique Wouter Vlemmings, membre de l’équipe, astronome à l’Université de technologie de Chalmers.

“Nous avons réalisé que ces étoiles ont commencé leur vie avec la même masse que le Soleil, ou seulement quelques fois plus. Maintenant, nos mesures ont montré qu’elles ont éjecté jusqu’à 50% de leur masse totale, juste au cours des cent dernières années. Quelque chose vraiment dramatique a dû leur arriver”, dit-il.

Une phase courte mais intime

Pourquoi de si petites étoiles ont-elles perdu autant de masse si rapidement ? Les preuves indiquaient toutes une explication, ont conclu les scientifiques. C’étaient toutes des étoiles doubles, et elles venaient toutes de traverser une phase dans laquelle les deux étoiles partageaient la même atmosphère – une étoile entièrement embrassée par l’autre.

“Dans cette phase, les deux étoiles orbitent ensemble dans une sorte de cocon. Cette phase, que nous appelons une phase “d’enveloppe commune”, est vraiment brève, et ne dure que quelques centaines d’années. En termes astronomiques, c’est terminé en un clin d’œil. d’un œil », déclare Daniel Tafoya, membre de l’équipe de Chalmers University of Technology.

La plupart des étoiles des systèmes binaires orbitent simplement autour d’un centre de masse commun. Ces stars, pourtant, partagent la même atmosphère. Cela peut être une expérience qui change la vie d’une étoile et peut même conduire à la fusion complète des étoiles.

Les scientifiques pensent que ce genre d’épisode intime peut conduire à certains des phénomènes les plus spectaculaires du ciel. Comprendre comment cela se produit pourrait aider à répondre à certaines des plus grandes questions des astronomes sur la façon dont les étoiles vivent et meurent, explique Theo Khouri.

“Que se passe-t-il pour provoquer une explosion de supernova ? Comment les trous noirs se rapprochent-ils suffisamment pour entrer en collision ? Qu’est-ce qui rend les objets beaux et symétriques que nous appelons nébuleuses planétaires ? Les astronomes soupçonnent depuis de nombreuses années que les enveloppes communes font partie des réponses à des questions comme celles-ci. Nous avons maintenant une nouvelle façon d’étudier cette phase capitale mais mystérieuse », dit-il.

Comprendre la phase d’enveloppe commune aidera également les scientifiques à étudier ce qui se passera dans un avenir très lointain, lorsque le Soleil deviendra également une étoile plus grande et plus froide – une géante rouge – et engloutira les planètes les plus intimes.

“Nos recherches nous aideront à comprendre comment cela pourrait se produire, mais cela me donne une autre perspective plus optimiste. Lorsque ces étoiles s’embrassent, elles envoient de la poussière et du gaz dans l’espace qui peuvent devenir les ingrédients des générations futures d’étoiles et de planètes, et avec leur le potentiel d’une nouvelle vie », explique Daniel Tafoya.

Étant donné que les 15 étoiles semblent évoluer à l’échelle humaine, l’équipe prévoit de continuer à les surveiller avec Alma et avec d’autres radiotélescopes. Avec les futurs télescopes de l’observatoire SKA, ils espèrent étudier comment les étoiles forment leurs jets et modifient leur environnement. Ils espèrent également en trouver plus – s’il y en a.

“En fait, nous pensons que les “fontaines d’eau” connues pourraient être presque les seuls systèmes de leur genre dans l’ensemble de notre galaxie. Si c’est vrai, alors ces étoiles sont vraiment la clé pour comprendre le processus le plus étrange, le plus merveilleux et le plus important qui deux stars peuvent vivre ensemble dans leur vie”, conclut Theo Khouri.