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HE 0437-5439, l'étoile hyper-véloce qui fuit notre Galaxie

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A près de trois millions de kilomètres à l'heure, propulsée par un effet de fronde gravitationnelle, elle fonce vers l'espace intergalactique : HE 0437-5439 est une étoile hyper-véloce. Ce genre de bolide est très rare. On en compte 16 à ce jour. Le télescope spatial Hubble suit sa course.

Cette vue d'artiste représente les différentes étapes du scénario élaboré par Warren Brown et son équipe pour expliquer l'évolution de l'étoile hyper-véloce HE 0437-5439. Crédit Nasa/Esa/A. Feild (STScI)

C'est en 2005 qu'a été découverte la première étoile hyper-véloce, HE 0437-5439. On doit cette trouvaille à Warren Brown, du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, alors qu'il utilisait l'un des quatre télescopes du réseau VLT (pour Very Large Telescope). Depuis, cet astronome a déniché 14 des 16 étoiles hyper-véloces connues aujourd'hui.

Fonçant à 722 kilomètres par seconde (soit 2,6 millions de kilomètres à l'heure), HE 0437-5439 se déplace deux fois plus vite que la vitesse nécessaire pour se libérer de l'attraction gravitationnelle de notre galaxie et trois fois plus vite que le Soleil. Pour Warren Brown, « dans des circonstances normales les étoiles ne se déplacent pas aussi vite. Il faut un événement exceptionnel pour en arriver là ».

On savait déjà qu'une supernova pouvait donner naissance à une étoile hyper-véloce : l'éjection des couches externes de l'étoile moribonde à plusieurs millions de kilomètres à l'heure pouvait ne pas être symétrique et provoquer un effet de réaction qui propulse l'étoile à neutrons dans la direction opposée. Une situation qu'on observe chez RX J0822-4300. Mais pour HE 0437-5439, qui est déjà à 200.000 années-lumière du centre de notre disque galactique, dans sa lointaine banlieue, Brown et son équipe ont trouvé un autre accélérateur.

L'étoile hyper-véloce HE 0437-5439 photographiée par le télescope spatial Hubble. Crédit Nasa/Esa/O. Gnedin/W. Brown

Un trou noir comme fronde cosmique

Grâce aux observations conduites avec le télescope spatial Hubble, Brown et son équipe ont pu mesurer le mouvement de l'étoile et remonter à son point de départ : le trou noir au centre de notre Galaxie ! Ils ont ensuite imaginé un scénario pour expliquer ce qui avait pu se produire. Il y a cent millions d'années, HE 0437-5439 formait un trio d'étoiles au cœur de notre Galaxie : deux en orbite très rapprochée et une autre un peu plus loin. Cette dernière a été aspirée lors du rapprochement avec le trou noir central tandis qu'un effet de fronde gravitationnelle propulsait à grande vitesse les deux autres étoiles. Alors qu'il fuyait le centre galactique, le couple stellaire a continué son évolution : l'étoile la plus massive, devenue géante rouge, a fini par absorber sa voisine pour donner la géante bleue qu'on observe actuellement, HE 0437-5439.

Ce scénario, qui explique la position et la vitesse actuelles de l'étoile hyper-véloce, a également le mérite de résoudre une autre énigme. L'hypothèse de la fusion d'une étoile binaire permet en effet d'expliquer la nature de l'astre observé actuellement (HE 0437-5439 est une géante bleue dont l'espérance de vie est inférieure à 20 millions d'années) et son âge réel, au moins 100 millions d'années. En 2008 une autre équipe de chercheurs (A. Bonanos/M. Lopez-Morales du Carnegie, et leurs collaborateurs) avaient imaginé un autre scénario : selon eux, HE 0437-5439 avait été éjectée du Grand Nuage de Magellan, une source beaucoup plus proche où les abondances relatives de certains éléments chimiques sont comparables à la composition de l'étoile hyper-véloce.

Brown et son équipe vont maintenant utiliser le télescope spatial Hubble pour tenter de mesurer la vitesse de quatre autres étoiles hyper-véloces en vue d'en déduire l'origine.