Illustration montrant le Soleil en couple avec une étoile née dans le même nid que lui, il y a plus de quatre milliards et demi d'années. © M. Weiss.
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Premier système sextuple où les six étoiles se font éclipser

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[EN VIDÉO] Tess, chasseur d'exoplanètes, doit surveiller 200.000 étoiles  D'une durée de deux ans, la mission de Tess est de surveiller 200.000 étoiles pour y repérer d'éventuels transits d'exoplanètes potentiellement habitables depuis une vaste orbite l'amenant plus loin que la Lune. Les « candidates » qu'il aura trouvées seront étudiées de plus près par les futurs télescopes, comme le James-Webb Space Telescope (JWST). 

Le télescope spatial Tess, dédié à la recherche d'exoplanètes en transit, a permis d'identifier pour la première fois un système stellaire sextuple où toutes les étoiles participent à des éclipses.

Bien que le Soleil soit solitaire, une bonne partie des étoiles vivent par deux voire plus. C'est par exemple le cas de notre voisin le plus proche, le système Alpha Centauri, qui compte trois étoiles. Suivant l'orientation du système, il peut arriver que des étoiles se passent tour à tour l'une devant l'autre, produisant alors des éclipses. Ce n'est pas le cas des étoiles d'Alpha Centauri, mais c'est par exemple le cas de la paire d'étoiles centrale du système d'Algol (β Persei).

Certains systèmes stellaires sont constitués de plusieurs sous-systèmes binaires formant une structure hiérarchique. C'est par exemple le cas du système de l'étoile Castor (α Geminorum), constitué de six étoiles : deux paires entourées d'une troisième. Dans ce système, seule la paire externe, Castor C (aussi désignée YY Geminorum), est une binaire à éclipses. Cependant, grâce au Transiting Exoplanet Survey Satellite (Tess), un nouveau système sextuple, ayant une structure similaire, vient d'être identifié, avec pour le coup les trois paires d'étoiles qui sont des binaires à éclipses. C'est le premier système sextuple connu où toutes les étoiles participent à des éclipses.

Position de TYC 7037-89-1 (rond rouge) dans la constellation de l'Éridan. © IAU and Sky & Telescope magazine (Roger Sinnott & Rick Fienberg)

Le système TYC 7037-89-1

Le système en question est TYC 7037-89-1, également désigné TIC 168789840. Il se trouve à environ 2.000 années-lumière de nous dans la constellation de l'Éridan et a un âge estimé à environ trois milliards d'années. Il s'agit du dix-huitième système sextuple connu à ce jour.

Les trois paires d'étoiles sont identifiées par les lettres A, B et C. Les étoiles de la paire A se tournent autour en 1,3 jour, tandis que celles de la paire C le font en 1,6 jour. Ces deux paires se tournent autour en environ quatre ans. Les membres de la paire B, pour leur part, se tournent autour en 8,2 jours et orbitent autour du quatuor (AC) en environ 2.000 ans.

Schéma (pas à l'échelle) du système TYC 7037-89-1. © Nasa's Goddard Space Flight Center

Les étoiles primaires dans les trois binaires sont toutes légèrement plus grandes et plus massives que le Soleil (entre 1,4 et 1,7 rayon solaire, et 1,2 à 1,3 masse solaire) et à peu près aussi chaudes (environ 6.100 °C, contre 5.500 °C pour le Soleil). Les étoiles secondaires sont plus petites, avec des masses et rayons entre 50 et 70 % de ceux du Soleil et une température entre 3.650 et 4.000 °C. Les étoiles primaires sont ainsi chacune trois à quatre fois plus lumineuses que le Soleil, tandis que les étoiles secondaires n'atteignent qu'entre 7 et 12 % de la luminosité de notre étoile.

Un supercalculateur et une mine de données

Pour identifier ce système et en comprendre la structure, les scientifiques ont utilisé le supercalculateur Discover du Centre de simulation du climat de la Nasa, au Centre de vol spatial Goddard, pour tracer l'évolution de la luminosité d'environ 80 millions d'étoiles observées par Tess au fil du temps. Ils ont ensuite analysé les données à l'aide d'un logiciel autonome formé pour reconnaître les baisses de luminosité révélatrices des binaires à éclipses. Parmi les 450.000 candidats, les chercheurs en ont identifié au moins 100 avec potentiellement trois étoiles ou plus, y compris le nouveau système sextuple qui nous intéresse ici.

Les astrophysiciens sont très intéressés par les binaires à éclipses car leur structure facilite les mesures détaillées de la taille, de la masse, de la température et de la séparation des étoiles ainsi que de la distance nous séparant du système. Ils peuvent utiliser ces informations pour construire de meilleurs modèles de formation et d'évolution des étoiles. Par exemple, dans le cas de TYC 7037-89-1, les scientifiques veulent en savoir plus sur la manière dont les étoiles primaires et secondaires des trois binaires ont acquis des propriétés similaires et sur la façon dont les trois systèmes sont devenus gravitationnellement liés.

  • Grâce à Tess, des astronomes ont identifié le premier système stellaire sextuple connu où toutes les étoiles participent à des éclipses, TYC 7037-89-1.
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