Dans les modèles actuels, les systèmes stellaires binaires décrivent généralement des couples impliquant des étoiles géantes avec des naines blanches ou des étoiles comme notre Soleil. Dans ces systèmes, le compagnon plus petit émet des sursauts électromagnétiques sous l’effet gravitationnel de l’étoile géante. Récemment, des astrophysiciens ont détecté, dans la Voie lactée, un système binaire impliquant une étoile géante et un compagnon indéterminé, le couple ne répondant pas aux propriétés classiques de tels systèmes. Au regard des données recueillies jusqu’à maintenant, il pourrait constituer une toute nouvelle classe de système binaire.

Après avoir observé une partie du ciel de l’hémisphère sud près de la constellation de l’Autel pendant environ deux mois à l’aide de MeerKAT, un radiotélescope basé dans le désert du Karoo en Afrique du Sud, des astrophysiciens ont remarqué quelque chose d’étrange. L’émission radio d’un objet illuminé d’un facteur trois, sur trois semaines d’observation environ. Intrigués, ils ont continué à regarder l’objet et ont suivi les observations d’autres télescopes. Ils ont découvert que l’objet inhabituel venait d’un système d’étoiles binaires dans la Voie lactée.

Les résultats de l’étude ont été publiés dans la revue MNRAS. C’est la première fois que MeerKAT découvre une « source transitoire » — un objet instable, en train de subir un changement significatif de luminosité. Au regard de son nom, MKT J170456.2-482100, il a été trouvé dans le premier champ observé avec le télescope, ce qui signifie qu’il est susceptible d’être la partie émergée d’un iceberg de sources transitoires en attente de découverte.

Des variations de luminosité détectées grâce au concours de plusieurs télescopes

Les chercheurs ont commencé par faire correspondre la source à la position d’une étoile, appelée TYC 8332-2529-1, à environ 1800 années-lumière de la Terre. Parce que cette étoile est brillante, ils avaient prévu qu’un certain nombre de télescopes optiques différents, détectant la lumière visible plutôt que les ondes radio, l’auraient déjà observée par le passé. Et heureusement, cela s’est avéré être le cas, leur permettant d’utiliser ces données pour en savoir plus sur cette étoile géante (2.5 masses solaires).

variation lumiere etoile

Graphique et images montrant les variations d’émission radio observées par les astrophysiciens. Crédits : L. N. Driessen et al. 2019

Certains des télescopes optiques, notamment ASAS, KELT et ASAS-SN, ont fourni plus de 18 ans d’observations de l’étoile. Celles-ci ont permis de découvrir que la luminosité de l’étoile changeait sur une période de 21 jours. Les astrophysiciens ont utilisé le télescope SALT pour obtenir les spectres optiques de l’étoile. Ceci peut être utilisé pour déterminer les éléments chimiques présents dans l’étoile, ainsi que la présence d’un champ magnétique.

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De plus, ils permettent aux scientifiques de savoir si une étoile bouge, car le mouvement provoque le déplacement des lignes spectrales (décalage Doppler). Les spectres ont révélé que l’étoile avait un champ magnétique et qu’elle gravitait autour d’une étoile compagnon tous les 21 jours.

Un compagnon stellaire de nature inconnue

Cependant, seulement une très faible signature de l’étoile compagnon n’est visible. Cela suggère que le compagnon doit être de masse inférieure à l’étoile géante, avec toutefois 1.5 masses solaires. Alors, que pourrait être ce compagnon ? Une naine blanche peut sembler probable, car elles font souvent partie de systèmes d’étoiles binaires comme celui-ci. Cependant, la plupart ont une masse inférieure à celle du compagnon observé.

L’émission radioélectrique elle-même pourrait être causée par l’activité magnétique de l’étoile géante, semblable à une éruption solaire mais beaucoup plus lumineuse et énergique. Cependant, ces éruptions sont généralement observées sur des étoiles naines plutôt que sur des étoiles géantes.

systeme binaire

De nombreux systèmes binaires impliquent une étoile géante et une naine blanche, donc les sursauts électromagnétiques résultent de l’accrétion de matière de la seconde par la première. Mais les différentes données recueillies montrent que ce n’est pas le cas du système nouvellement découvert. Crédits : Pearson Ed

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Des systèmes stellaires connus associant une étoile géante et une étoile semblable au Soleil pourraient expliquer les résultats obtenus, l’activité magnétique de l’étoile géante donnant lieu à des poussées lumineuses. Cependant, cela ne convient pas, car rien n’indique dans le spectre que le compagnon binaire est en réalité une étoile semblable à celle du Soleil.

Une nouvelle classe de système binaire ?

Ben Stappers, l’investigateur principal de MeerTRAP, l’une des équipes travaillant sur le projet, explique qu’étant donné que les propriétés du système ne cadraient pas facilement avec nos connaissances actuelles sur les étoiles binaires, il pourrait représenter une classe source entièrement nouvelle. Cela pourrait être une sorte de système exotique jamais vu auparavant et impliquant une étoile géante émettant des radiations en orbite autour d’une étoile à neutrons.

MeerKAT continuera à observer cette source chaque semaine pendant les quatre prochaines années, le télescope optique ASAS-SN continuant d’observer l’étoile géante.  Cela renseignera sur la dynamique de ce système, sur la manière dont les sursauts se produisent, et aidera finalement à comprendre comment il s’est formé.

Sources : MNRAS

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