Kepler, le satellite chasseur d'exoplanètes de la Nasa, a découvert une classe exotique d'étoiles doubles appelées étoiles à « battements de cœur ». Leur étude devrait faire progresser la théorie de la structure stellaire et des étoiles binaires.
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Le satellite Kepler de la NasaNasa a pour mission principale la découverte d'exoplanètes, l'étude de leurs orbitesorbites, des systèmes planétaires qu'elles forment et l'établissement de statistiques à leur sujet dans la Voie lactée. Pour cela, il établit des courbes de lumièrelumière comme on dit dans le jargon des astrophysiciensastrophysiciens, c'est-à-dire qu'il mesure la variation de la luminositéluminosité dans le temps des étoilesétoiles qu'il observe. Un autre télescopetélescope spatial, celui de l'Esa appelé CoRot permettait également de chasser les exoplanètesexoplanètes mais sa mission comportait également une part importante consacrée à l'étude de la « musique des étoiles », ou astérosismologie, qui permet de sonder l'intérieur de leur structure à l'instar de la sismologiesismologie avec la TerreTerre.

Kepler est aussi capable d'une telle prouesse. Mais en l'occurrence, les chercheurs s'en sont servis pour étudier les étoiles « à battements de cœur » comme le montre un article disponible sur arXiv. Mais que sont ces astresastres au nom poétique et pourquoi les a-t-on dénommés ainsi ?

Ce schéma illustre le concept d'étoiles à battements de cœur. La courbe de lumière de ces étoiles ressemble à un électrocardiogramme. Le pic de luminosité des pulsations lumineuses se produit quand les deux étoiles sont proches. Elles sont alors fortement déformées. © Nasa

Ce schéma illustre le concept d'étoiles à battements de cœur. La courbe de lumière de ces étoiles ressemble à un électrocardiogramme. Le pic de luminosité des pulsations lumineuses se produit quand les deux étoiles sont proches. Elles sont alors fortement déformées. © Nasa

Les étoiles à battements de cœur, des laboratoires stellaires

Répondre à la dernière question est facile. La courbe de lumière de ces étoiles ressemble par sa forme à celle d'un électrocardiogrammeélectrocardiogramme. On peut comprendre l'origine de cette forme si l'on admet que l'on est en réalité en présence d'étoiles binairesbinaires. Ces étoiles doubles seraient sur des orbites particulièrement excentriquesexcentriques, c'est-à-dire qu'elles parcourent des ellipses assez allongées qui les font passer à répétition à proximité l'une de l'autre. Il en résulte alors des forces de marées importantes qui les déforment à ce moment-là, modifiant leur luminosité.

Ces étoiles oscillent et vibrent donc en réponse puisqu'elles adoptent une forme ellipsoïdale, avant de redevenir des sphères de façon cyclique. Tout se passe un peu comme si on était en présence d'une cloche que l'on frappait régulièrement et dont les vibrationsvibrations s'amortissent entre deux chocs. Dans le cas des étoiles à battements de cœur, l'analogue du choc se produit lorsque les deux étoiles sont très rapprochées, c'est-à-dire à quelques rayons stellaires tout au plus.

Les étoiles binaires à battements de cœur sont des laboratoires naturels pour comprendre les effets des forces de marrées sur les étoiles et donc leur structure interne puisque ces effets sont plus importants et donc plus faciles à étudier dans ce cas. Leur existence conduit toutefois à une énigme. D'après les lois de la mécanique céleste, ces forces de maréesforces de marées devraient rapidement conduire les orbites à devenir circulaires. Que ce ne soit pas le cas s'expliquerait bien par l'influence d'une troisième étoile, ce qui voudrait dire que l'ont est en réalité en présence d'une étoile triple. Des observations sont en cours pour le confirmer.