Une étude utilisant le Very Large Telescope (VLT) de l’ESO (Observatoire européen austral) a montré que la plupart des très vives étoiles massives ne vivent pas seules. Près des trois quarts d’entre elles se trouvent avoir une étoile proche compagnon, c’est beaucoup plus qu’on ne le pensait. Etonnement, la plupart de ces paires connaissent des interactions perturbatrices et environ un tiers devraient finalement se fondre pour former une seule étoile.
L’Univers est un lieu diversifié et de nombreuses étoiles sont tout à fait différentes de notre Soleil. Une équipe internationale a utilisé le VLT pour étudier ce qu’on appelle les étoiles de type spectral O, qui ont de très haute température, masse et luminosité. Ces étoiles ont des vies courtes et violentes et jouent un rôle clé dans l’évolution des galaxies. Elles sont également liés à des phénomènes extrêmes tels que les "étoiles vampire", où une étoile plus petite que sa compagne suce la matière de la surface de sa grande voisine.
Selon Hugues Sana (Université d’Amsterdam, Pays-Bas), l’auteur principal de l’étude (lien plus bas), ces étoiles ont 15 ou plus de fois la masse de notre Soleil et peuvent être jusqu’à un million de fois plus lumineuses. Ces étoiles sont si chaudes qu’elles brillent avec une vive lumière bleue-blanche et ont des températures de surface de plus de 30 000 °C. Les astronomes ont étudié un échantillon de 71 étoiles de type O individuelles et des étoiles en paires (binaires) dans six amas proches de jeunes étoiles dans la Voie Lactée.
La plupart des observations pour leur étude ont été obtenues en utilisant les données des télescopes de l’ESO, dont le VLT. En analysant la lumière provenant de ces objectifs de manière plus détaillée qu’auparavant, l’équipe a découvert que 75% de toutes les étoiles de type O existent à l’intérieur des systèmes binaires, une proportion plus élevée qu’on ne le pensait et la première détermination précise de ce nombre. Plus important encore, ils ont constaté que la proportion de ces couples qui sont assez proches pour interagir (par le biais de fusions stellaires ou de transfert de masse par de soi-disant étoiles vampire ) est beaucoup plus élevée qu’on ne l’avait pensé, ce qui a de profondes implications pour notre compréhension de l’évolution des galaxies.
Les étoiles de type O ne représentent qu’une fraction de 1 % des étoiles dans l’Univers, mais les phénomènes violents qui leur sont associés, signifient qu’ils ont un effet disproportionné sur leur environnement. Les vents et les chocs provenant de ces étoiles peuvent à la fois provoquer et arrêter la formation des étoiles, leurs radiations enrichissent la lueur des brillantes nébuleuses, leur supernovae enrichissent les galaxies avec les éléments lourds, cruciaux pour la vie et ils sont associés aux sursauts gamma, qui sont parmi les phénomènes les plus énergétiques de l’Univers. Les étoiles de type O sont donc impliquées dans la plupart des mécanismes qui régissent l’évolution des galaxies.
Les fusions entre étoiles, selon les estimations de l’équipe, seraient de l’ordre de 20-30% pour les étoiles de type O. Mais, même le scénario relativement tranquilles d’étoiles vampires, qui représente 40 à 50% des cas, a de profonds effets sur la façon dont ces étoiles évoluent. Jusqu’à présent, la plupart des astronomes ont estimé que des étoiles binaires massives en orbite proche étaient l’exception, quelque chose qui n’était nécessaire que pour expliquer des phénomènes exotiques tels que les binaires X, les pulsars doubles et les trous noirs binaires.
La nouvelle étude montre que, pour interpréter correctement l’Univers, cette simplification ne peut être faite : ces grosses étoiles doubles ne sont pas seulement commune, leurs vies sont fondamentalement différentes de celles des étoiles simples. Par exemple, dans le cas des étoiles vampires, la plus petite, l’étoile à la plus faible masse est rajeuni alors qu’elle aspire l’hydrogène frais de sa compagne. Sa masse sera sensiblement augmentée et elle suivra son hôte, survivant beaucoup plus longtemps qu’une seule étoile de même masse le pourrait. L’étoile victime, quant à elle, est dépouillée de son enveloppe avant qu’elle ait une chance de devenir une lumineuse supergéante rouge. Au lieu de cela, son noyau bleu et brulant est exposé.
En conséquence, la population stellaire d’une galaxie lointaine peut paraitre beaucoup plus jeune qu’elle ne l’est vraiment : les deux étoiles, la vampire rajeunit et l’étoile victime, deviennent plus chaudes et de couleur plus sombre, imitant l’apparence de jeunes étoiles. Connaitre la proportion réelle d’interactions des étoiles binaires de grande masse est donc crucial pour bien caractériser ces galaxies lointaines.
L’étude publiée sur Science : Binary Interaction Dominates the Evolution of Massive Stars et l’annonce sur le site de l’ESO : The Brightest Stars Don’t Live Alone.