Une étoile peu massive en fin de vie éjecte ses couches externes tandis que son cœur se change en naine blanche. © Nasa, ESA
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Ce système de 4 étoiles pourrait déclencher une rare supernova !

ActualitéClassé sous :Supernova , Astronomie , supernova thermonucléaire

Les supernovas thermonucléaires sont parmi les phénomènes les plus rares : il s'en produit seulement deux par siècle dans notre Galaxie, qui compte pourtant des centaines de milliards d'étoiles. Mais des chercheurs viennent tout juste de trouver un potentiel déclencheur de ces cataclysmes stellaires.

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[EN VIDÉO] Des systèmes binaires d'étoiles et de trous noirs  Assemblage réalisé par la Nasa de 22 systèmes binaires comprenant une étoile et un trou noir de masse stellaire. Leurs danses sont accélérées 22.000 fois et montrées telles qu’elles sont observées depuis la Terre. Les couleurs des étoiles et des disques d’accrétion qui entourent les trous noirs témoignent de leurs températures. © Nasa 

En 2017, des chercheurs de l'université de Canterbury en Nouvelle-Zélande découvraient un système quadruple d'étoiles, depuis baptisé HD74438. Plus précisément, il s'agit d'un double système d'étoiles binaires : un premier avec une orbite rapprochée et rapide, et l'autre bien plus éloigné et lent. Dans une nouvelle publication de la revue Nature Astronomy, des astrophysiciens étudient les évolutions possibles de ce système, en se basant sur des modélisations de l'orbite de chaque étoile qu'il contient.

Le système quadruple le plus jeune jamais trouvé

Situé dans la constellation de Vela visible seulement dans l'hémisphère sud, HD74438 a été découvert lors d'une campagne d'observation par le satellite de l’ESA Gaia, qui a déjà identifié plus de 100.000 étoiles de notre Galaxie. Ensuite, tout s'est fait grâce à des spectrographes à haute résolution situés à l'université de Canterbury en Nouvelle-Zélande et le Southern African Large Telescope en Afrique du Sud. Ils permettent de caractériser le spectre lumineux de l’étoile, c'est-à-dire de décomposer la lumière qu'elle émet et d'en analyser l'intensité pour chaque longueur d'onde. Grâce à cette méthode ils peuvent déduire non seulement la température de l'étoile, mais aussi la composition de son atmosphère.

Ce système stellaire de 43 millions d'années est encore jeune, car si cela paraît long, rappelons que notre Soleil a lui déjà 4,6 milliards d'années ! Cela fait de lui le plus jeune système quadruple jamais trouvé à ce jour. Ces systèmes à quatre étoiles sont rares, de l'ordre de quelques pourcents des systèmes multiples qui sont déjà assez rares, et ont des évolutions complexes. Dans ce cas précis, le système binaire externe exerce une attraction gravitationnelle sur le système interne, et tend à déformer les orbites de ses deux étoiles.

Une future supernova thermonucléaire ? 

Dans le but de modéliser les évolutions possibles d'HD74438, l'équipe de scientifiques a modélisé les effets gravitationnels qui régissent le système quadruple. Ils ont ainsi montré que l'excentricité du système interne tendait à augmenter. En pratique, cela signifie que la trajectoire va évoluer pour être de moins en moins circulaire : une collision pourrait se déclencher suite à cette déviation, entre une étoile de chaque système.

Et de cette collision découlerait... tout d'abord une naine blanche ! Ce n'est pas encore la supernova thermonucléaire tant attendue. « Une étoile comme notre soleil finira sa vie sous la forme d'une petite étoile morte dense connue sous le nom de naine blanche, et la masse des naines blanches ne peut pas dépasser la limite dite de Chandrasekhar (environ 1,4 fois la masse du soleil) », explique la professeure Karen Pollard, première autrice de l'étude et astrophysicienne à l'université de Canterbury. « Si c'est le cas, en raison d'événements de transfert de masse ou de fusion, il peut s'effondrer et produire une supernova thermonucléaire. » Et c'est précisément ce qu'il se produirait pour HD74438 !

Lorsqu'une étoile d'un système multiple s'est changée en naine blanche, elle tend à aspirer la matière des autres astres, comme elle est bien plus dense. © Nasa, CXC, M. Weiss

« L'évolution des quadruples stellaires tels que HD 744384 représente donc une nouvelle voie prometteuse pour former des explosions de supernova thermonucléaires dans l'Univers, conclut-elle. Fait intéressant, 70 % à 85 % de toutes les supernovas thermonucléaires sont désormais suspectées de résulter de l'explosion de naines blanches avec des masses sous-Chandrasekhar. À la suite d'un transfert de masse ou de fusions, ces étoiles naines blanches peuvent exploser en une supernova thermonucléaire. » De quoi questionner les modèles actuels des supernovas thermonucléaires.

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