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L'étoile AX Perséi va-t-elle exploser ?

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Les astronomes qui étudient les étoiles variables ont placé sous haute surveillance une étoile symbiotique de la constellation de Persée, dont la luminosité augmente lentement, signe d'une possible éruption majeure. Sa dernière grande explosion remonte à une vingtaine d'années.

Représentation artistique d'une variable symbiotique avec sa géante rouge liée gravitationnellement à une naine blanche, l'ensemble étant entouré d'une enveloppe commune. © Nasa

Parmi les nombreux exemples d'étoiles doubles (des astres liés gravitationnellement qui tournent autour d'un centre commun), les étoiles symbiotiques tiennent une place à part. Ces couples stellaires représentent l'union entre une étoile géante rouge ordinaire et une étoile compacte et chaude, généralement une naine blanche, avec une particularité de taille : le matériau de la géante expulsé par son vent stellaire est attiré vers son petit compagnon et forme autour du couple une nébuleuse brillante. Le terme de symbiotique a été inventé en 1941 par l'astrophysicien américain Paul W. Merrill pour décrire le spectre particulièrement complexe de ces astres. Il s'agit en fait d'une superposition de trois spectres : celui de la naine blanche chaude, celui de la géante rouge froide et celui de l'enveloppe commune !

Pour corser le tout, il est particulièrement délicat de faire visuellement la distinction entre une nébuleuse planétaire et une étoile symbiotique. Dans les deux cas, il s'agit d'une étoile vieillissante qui perd de la masse, mais la source d'ionisation du gaz n'est pas la même. Dans le cas des nébuleuses planétaires, c'est le même astre qui perd de la matière et qui l'ionise avec son propre rayonnement ultraviolet. Dans le cas d'une étoile symbiotique, la plus grosse perd de la matière que son compagnon ionise. Une subtilité qui ne saute donc pas aux yeux et qui explique certaines confusions entre les deux catégories d'objets, qu'on arrive désormais à départager grâce à des observations spectroscopiques dans l'infrarouge proche.

Courbe de lumière de AX Persei, obtenue à partir des observations réalisées par l'AAVSO de 1970 à novembre 2010. Au milieu, l'éruption de 1988-1992. On remarque la remontée de la courbe de lumière depuis plus d'un an, qui pourrait être le signe précurseur d'une éruption majeure à venir. © AAVSO

AX Perséi se réveille

Parmi les étoiles variables, les étoiles symbiotiques sont les plus instables. Elles montrent des fluctuations d'éclat très nombreuses, allant de fluctuations modestes n'excédant pas quelques secondes à des spectaculaires d'une durée de plusieurs mois et espacées de plusieurs années. Les sources de fluctuations sont nombreuses : nuage de poussière, modulations périodiques liées à la rotation du couple stellaire ou encore démarrage d'une réaction nucléaire quand la matière accumulée autour de la naine blanche a atteint un certain seuil de température et de densité. Parmi les 150 étoiles symbiotiques actuellement répertoriées, certaines sont un peu plus suivies que d'autres. C'est le cas de AX Persei (dans la constellation de Persée, comme son nom l'indique). Elle fait partie du groupe des binaires à éclipses (leur orbite de révolution est alignée avec la direction de la Terre) et on connaît sa période de rotation : environ 680 jours.

AX Perséi est observée régulièrement par les membres de l'AAVSO (American Association of Variable Star Observers), une association américaine fondée en 1911, qui regroupe des variabilistes amateurs. Avec plus de 20 millions d'estimations de magnitude réalisées en un siècle, l'AAVSO est un complément majeur pour les astronomes professionnels qui ne peuvent suivre toutes les étoiles variables.

Grâce au travail de ces passionnés, on peut reconstituer la courbe de variabilité de AX Perséi pour les 40 dernières années (voir le graphique plus haut). On remarque que ce couple stellaire a connu un violent phénomène éruptif entre 1988 et 1992 avec un gain de quatre magnitudes (passant de 12 à 8). Depuis 2009, la courbe de luminosité recommence à monter, ce qui justifie la mobilisation des observateurs. Peut-être auront-ils la chance d'assister à une prochaine explosion comme celle qu'a connue V407 Cygni au mois de mars dernier, une autre variable symbiotique dont le télescope Fermi a observé le rayonnement gamma. Comme pour l'éruption des années 1990, la cause très probable du prochain sursaut d'éclat de AX Perséi sera à rechercher du côté d'une réaction nucléaire au sein d'une zone dense de matière amassée autour du plus chaud et plus petit des deux protagonistes.

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