Qu’est-ce qui assombrit de 80% l’étoile EPIC 20437376071 ?

La lumière d’EPIC 20437376071, une étoile située à seulement 440 années-lumière de la Terre, a diminué de 80 % pendant toute une journée.

C’est une énorme quantité de lumière bloquée ! Même la fameuse hypothèse (de dernier recours) de l’ombre (d’une hypothétique structure extraterrestre) autour de l’étoile KIC 8462852, également connue sous le nom d’étoile de Tabby ou de Boyajian, n’a diminué que de 22 % sa luminosité.

Mais EPIC 20437376071 est peut-être encore plus intéressante. Elle s’est atténuée assez soudainement, atteignant un pic de 80 %, puis s’est éclaircie de nouveau plus lentement à mesure que la lumière s’avançait dans l’obscurité. C’est ce qu’on appelle techniquement une occultation, et elle était asymétrique, la sortie de la lumière bloquant quelque chose était deux fois plus longue que son entrée, comme vous pouvez le voir dans l’animation en entête.

Selon les chercheurs dans leur étude :

Dans ce travail, nous faisons état de la découverte d’une dépression profonde dans le flux (de 80 %) d’EPIC 20437376071 qui dure une journée entière.

La courbe de lumière d’EPIC 20437376071 est par ailleurs silencieuse pour un total de 160 jours d’observation pendant les campagnes K2 [Kepler 2] C2 et C15.

Contrairement à l’étoile de Tabby, EPIC 20437376071 pourrait se révéler beaucoup plus facile à élucider. En fait, les chercheurs ont déjà quelques idées. Malheureusement, aucune d’entre elles ne fait intervenir une mégastructure extraterrestre, mais elles n’en sont pas moins intéressantes.

EPIC 20437376071 est un naine rouge, ce qui la rend très différente du Soleil, qui sera utilisé ici pour la comparaison. Elle ne représente qu’environ 16 % de la masse du Soleil, mais environ 63 % de sa taille. Elle est pâle, seulement 3 % aussi lumineuses que le Soleil, et sa température effective est d’environ 3 000 Kelvin (2700°C en sachant que celle du Soleil est de 5 777 Kelvin, 5500 °C). Donc elle est petite, “sombre”, elle a une faible masse, et de basses températures. Elle est aussi jeune pour une étoile d’environ 10 millions d’années. Elle a pas mal d’activité éruptive, mais elle est par ailleurs assez tranquille. Ce sont là des caractéristiques typiques d’une naine rouge.

Mais une occultation similaire avec une entrée et une sortie aussi asymétriques a déjà été observée, non pas dans une étoile, mais sur une exoplanète candidate (au titre d’exoplanète). En 2017, des astronomes ont découvert qu’un modèle d’anneau incliné s’adapterait au modèle d’occultation en orbite d’un objet appelé KIC 10403228.

Les étoiles n’ont pas de systèmes d’anneaux planétaires, mais si un autre corps, comme une naine brune ou une grande planète, orbitait autour de l’étoile, et qu’elle avait un système d’anneau, elle pourrait produire une courbe lumineuse similaire.

Représentation artistique du super système d’anneaux autour de l’exoplanète J1407b. C’est la seule exoplanète que nous ayons trouvée avec des anneaux. (Ron Miller)

Les courbes de lumière entre les deux objets ne correspondent pas parfaitement, mais les chercheurs ont modélisé la courbe de lumière qu’une grande planète avec un système en anneau produirait en éclipsant EPIC 204376071, et ils ont obtenu une correspondance presque exacte avec leurs observations.

Ce n’était pas parfait, le modèle prévoyait une période orbitale de 28 jours à une distance d’environ 10 % de celle entre la Terre et le Soleil. Mais comme l’événement n’a été observé qu’une fois tous les 160 jours, tout ce qui est en orbite autour de l’étoile ne peut avoir une période orbitale inférieure à 80 jours. Il y a donc là un dilemme, bien que la courbe de lumière modélisée soit assez convaincante.

L’autre explication possible avancée par les chercheurs est une couche de poussière se déplaçant entre nous et l’étoile, plus épaisse sur son bord d’attaque, puis s’amincissant (comme le montre le schéma ci-dessous), en orbite quasi permanente autour de l’étoile. La courbe de lumière modélisée qu’ils ont produite ne correspondait pas tout à fait aussi bien que le modèle du disque.

A partir de l’étude : représentation artistique de la couche de poussière passant devant EPIC 204376071. (Danielle Futselaar)

Selon les chercheurs, cela ne semble pas être un scénario probable, mais ce n’est certainement pas tout à fait impossible.

Alors…. c’est une planète avec des anneaux ? De la poussière ? Quelque chose d’autre, comme les disques protoplanétaires souvent détectés autour de très jeunes étoiles que les chercheurs n’ont pas mentionnés.

Mais il existe des moyens de réduire ces hypothèses, par exemple en mesurant la vitesse radiale de l’étoile pour voir si quelque chose est en orbite autour d’elle. Des observations d’optique adaptative pourraient également être effectuées pour voir si la lumière est diffusée par de la poussière.

A suivre…

L’étude publiée dans The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : Deep Long Asymmetric Occultation in EPIC 204376071 et disponible sur le site de prépublication arXiv (PDF).