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Comme de nombreux objets du cosmos, les étoiles ne sont pas des objets inertes. En leur cœur, une importante quantité d’énergie est générée en permanence par les réactions de fusion thermonucléaire. Ainsi, cette dynamique produit des variations de luminosité et d’activité stellaire, connues sous le nom de pulsations. Ces pulsations ont classiquement lieu sur toute la surface de l’étoile. C’est pourquoi la découverte d’une étoile pulsante sur un seul de ses hémisphères a éveillé la curiosité des chercheurs à l’origine de sa détection.

Une étoile dotée d’une pulsation unilatérale a été découverte dans la Voie lactée, à environ 1500 années-lumière de la Terre. C’est la première de ce type à être découverte et les astrophysiciens s’attendent à trouver de nombreux systèmes similaires à mesure que la technologie permettant d’observer les pulsations stellaires s’améliore.

« Ce qui a d’abord attiré mon attention, c’est le fait qu’il s’agissait d’une étoile chimiquement particulière. Les étoiles comme celle-ci sont généralement assez riches en métaux, mais celle-ci en est relativement pauvre, ce qui en fait un type rare d’étoile chaude », déclare Simon Murphy, du Sydney Institute for Astronomy de l’Université de Sydney.

Murphy a partagé la découverte avec des collaborateurs internationaux et a découvert que d’autres avaient commencé à étudier l’étoile, connue sous le nom de HD74423, et qui fait environ 1.7 fois la masse du Soleil. Ensemble, ils ont publié leurs résultats dans la revue Nature Astronomy. « Nous savons théoriquement que des étoiles comme celle-ci devraient exister depuis les années 1980. Je recherche une étoile comme celle-ci depuis près de 40 ans et nous en avons enfin trouvé une », explique Don Kurtz de l’Université de Central Lancashire en Grande-Bretagne.

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Courbes lumineuses de l’étoile HD74423 observées par le télescope TESS. Crédits : G. Handler et al. 2020

Une pulsation unilatérale causée par la présence d’une naine rouge compagnon

Les étoiles qui pulsent sont connues en astronomie depuis longtemps. Notre propre soleil pulse à ses propres rythmes. Ces pulsations rythmiques de la surface stellaire se produisent chez les jeunes et vieilles étoiles, et peuvent avoir des périodes longues ou courtes, un large éventail d’intensités et des causes différentes.

Il y a cependant une chose que toutes ces étoiles avaient jusqu’ici en commun : les oscillations étaient toujours visibles de tous les côtés de l’étoile. Mais HD74423 est différente ; en effet, elle oscille intensément que sur un seul de ses hémisphères. Les chercheurs ont identifié la cause de la pulsation unilatérale inhabituelle : l’étoile est située dans un système d’étoiles binaires avec une naine rouge. Son compagnon proche déforme les oscillations via son attraction gravitationnelle.

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pulsation hd77423

La pulsation unilatérale de l’étoile HD74423 provient de la présence d’une naine rouge compagnon, qui la verrouille gravitationnellement. Crédits : Gabriel Pérez Díaz

L’indice qui a conduit à sa découverte est venu d’astronomes citoyens qui étudient les données publiques du satellite TESS de la NASA, qui recherche des planètes autour d’étoiles lointaines. La période orbitale du système binaire, à moins de deux jours, est si courte que la plus grande étoile est déformée (en forme de larme) par l’attraction gravitationnelle du compagnon.

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Une intensité de pulsation directement liée à la dynamique de l’étoile compagnon

Gerald Handler, du Centre astronomique Nicolaus Copernicus en Pologne, déclare que « les données du satellite TESS nous ont permis d’observer des variations de luminosité dues à la distorsion gravitationnelle de l’étoile ainsi que les pulsations ».

À sa grande surprise, l’équipe a observé que la force des pulsations dépendait de l’angle d’aspect sous lequel l’étoile a été observée et de l’orientation correspondante de l’étoile compagnon. Cela signifie que l’amplitude de pulsation varie avec la même période que celle du compagnon.

pulsation periode

Amplitude et phase de la pulsation au cours de la période orbitale. Crédits : G. Handler et al. 2020

« Alors que les étoiles binaires tournent en orbite, nous voyons différentes parties de l’étoile pulsante. Parfois, nous voyons le côté qui pointe vers l’étoile compagnon, et parfois la face extérieure », indique David Jones, de l’Instituto de Astrofisica de Canarias. C’est ainsi que les astronomes pouvaient être certains que les pulsations n’étaient observables que d’un côté de l’étoile, les minuscules fluctuations de luminosité apparaissant toujours dans leurs observations lorsque le même hémisphère de l’étoile était orienté vers le télescope.

Animation montrant la pulsation unilatérale de l’étoile HD74423, gravitationnellement verrouillée avec la naine rouge compagnon :

Sources : Nature Astronomy

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