Sirius, l’étoile la plus brillante de notre ciel, est une étoile binaire. © astrosystem, Adobe Stock
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Les étoiles binaires sont partout autour de nous

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[EN VIDÉO] Une carte des étoiles doubles dans la Voie lactée  Des chercheurs de l’université de Californie à Berkeley (États-Unis) nous emmènent pour un voyage à travers la Voie lactée. Un voyage sur quelque 6.000 années-lumière qui nous permet de découvrir plus d’un million d’étoiles doubles. Ces systèmes binaires ont été identifiés grâce aux données de la mission spatiale Gaia (ESA). © Université de Californie 

Sirius, l'étoile la plus brillante de notre ciel, est l'un des exemples les plus connus d'étoiles binaires, ces étoiles également dites doubles physiques, car composées de deux étoiles qui orbitent autour d'un même point. Et aujourd'hui, des chercheurs nous révèlent qu'il y aurait plus d'un million de ces étoiles binaires dans les environs de notre Terre.

La mission du satellite de l'Agence spatiale européenne (ESA), Hipparcos, s'est achevée en 1997. Elle était de mesurer la position et le mouvement des étoiles. Et elle avait permis d'identifier environ 200 étoiles binaires dans notre Voie lactée. De nouvelles données issues de la mission spatiale Gaia (ESA) offrent aujourd'hui un catalogue élargi à environ 1,3 million d'étoiles doubles physiques -- séparées d'au moins 10 unités astronomiques (UA), soit 10 fois la distance Terre-Soleil -- dans un rayon de quelque 3.000 années-lumière autour de notre Terre.

Rappelons que les étoiles binaires ont d'abord été identifiées depuis la Terre, parmi les étoiles qui apparaissaient proches dans le ciel. Mais la technique était hasardeuse, car des étoiles qui nous semblent proches peuvent aussi bien se situer en réalité à des centaines ou des milliers d'années-lumière l'une de l'autre. Et éliminer ces alignements aléatoires demandait beaucoup de temps.

La mission spatiale Gaia enregistre la façon dont les étoiles semblent changer de position dans le ciel et calcule ainsi leur distance et leur vitesse. Et des chercheurs de l’université de Californie à Berkeley (États-Unis) ont développé des techniques de calcul permettant d'abord d'identifier les étoiles qui se déplacent ensemble dans l'espace et puis, parmi elles, celles qui se situent à la même distance de la Terre. De quoi donc mettre la main sur les étoiles binaires.

Les astronomes estiment qu’environ la moitié des étoiles semblables au Soleil sont des étoiles doubles physiques. Mais qu’elles sont trop proches les unes des autres pour que nous puissions les distinguer. Les travaux des chercheurs de l’université de Californie à Berkeley (États-Unis) montrent que 25 % des étoiles semblables au Soleil ont une compagne qui orbite à plus de 30 unités astronomiques (UA) — c’est à peu près la distance Soleil-Pluton. Et qu’un maximum se situe à une distance comprise entre 30 et 50 UA. À gauche ici, la région de 3.000 années-lumière de rayon autour de la Terre dans laquelle les chercheurs de l’université de Californie à Berkeley (États-Unis) ont trouvé plus d’un million d’étoiles binaires. © Kareem El-Badry, UC Berkeley et Jackie Faherity, AMNH

Les étoiles binaires dans le détail

Ces travaux permettent même de préciser un peu plus le type de ces étoiles binaires. Ainsi, 1.400 de ces systèmes sont composés de deux naines blanches -- le stade final de l'évolution de la plupart des étoiles. Et 16.000 de ces systèmes s'articulent autour d'une naine blanche et d'une autre étoile. Finalement, la plupart des 2,6 millions d'étoiles prises dans des systèmes binaires sont des étoiles de la séquence principale, dans la force de l'âge.

Les chercheurs pourraient tout particulièrement s'intéresser aux systèmes composés d'une naine blanche et d'une autre étoile. Contrairement à celui des étoiles dans la séquence principale qui peuvent demeurer inchangées pendant des milliards d'années, l'âge des naines blanches est relativement simple à déterminer. Car ces étoiles refroidissent à une vitesse connue. Ainsi, établir l'âge d'une naine blanche dans un système double permet de fixer aussi l'âge de sa compagne. Et éventuellement des planètes qui pourraient orbiter autour.

Ainsi, établir l’âge d’une naine blanche dans un système double permet de fixer aussi l’âge de sa compagne

Récemment, d'ailleurs, les chercheurs ont déterminé l'âge d’une exoplanète baptisée TOI-1259Ab de cette manière. « Dans ce nouveau catalogue, il y a au moins 15 systèmes composés d'une naine blanche, d'une étoile et d'une planète », précise Kareem El-Badry, astrophysicien à l'université de Berkeley, dans un communiqué.

Autre résultat étonnant : la plupart des étoiles doubles physiques se ressemblent. Les étoiles semblent donc aimer s'associer à celles qui ont une masse similaire. Et ce, même si elles orbitent en général à des centaines d'unités astronomiques l'une de l'autre -- la plupart restent tout de même dans un rayon inférieur à mille unités astronomiques l'une de l'autre. Les chercheurs supposent ainsi que ces étoiles prises dans un système binaire se sont formées plus près l'une de l'autre avant de s'éloigner. Sous l'influence d'autres étoiles, peut-être.

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