Pris sur le fait : une étoile avalant une planète
Un phénomène des plus intrigants, que les astronomes étudient depuis des années, est celui des étoiles qui consomment des planètes lorsqu’elles sont à court de carburant. Lorsqu’une étoile approche de la fin de sa vie, elle se dilate jusqu’à atteindre un million de fois sa taille d’origine, avalant toute matière, y compris les planètes, qui se trouve sur son passage.
Image d’entête : représentation artistique d’une une planète condamnée frôlant la surface de son étoile. (K. Miller/R. Hurt (Caltech/IPAC))
Récemment, des astronomes ont pour la première fois observé ce phénomène. L’étude de ce dernier a été publiée cette semaine (lien plus bas) par des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT), de l’université Harvard, du California Institute of Technology (Caltech/ États-Unis) et d’autres institutions.
Dans la constellation de l’Aigle, une étoile située à environ 12 000 années-lumière de la Terre est devenue plus de 100 fois plus lumineuse en seulement 10 jours, avant de rapidement s’éteindre. Les scientifiques pensent que cette explosion est due au fait qu’une planète proche a été absorbée par l’étoile. C’est la première fois qu’une étoile consommant une planète est observée directement.
Selon l’auteur principal, Kishalay De, de l’Institut Kavli d’astrophysique et de recherche spatiale du MIT, qui a été témoin de l’événement :
Pendant des décennies, nous avons pu observer l’avant et l’après. Avant, lorsque les planètes sont encore en orbite très près de leur étoile, et après, lorsqu’une planète a déjà été engloutie et que l’étoile est géante. Ce qui nous manquait, c’était de prendre l’étoile en flagrant délit, c’est-à-dire de voir une planète subir ce sort en temps réel. C’est ce qui rend cette découverte vraiment passionnante.
Les chercheurs pensent que la planète qui a disparu était probablement une planète chaude de la taille de Jupiter, attirée dans l’atmosphère de l’étoile, puis dans son cœur.
Toujours selon Kishalay De :
Nous avons assisté à la phase finale de l’engloutissement. Une nuit, j’ai remarqué une étoile qui s’est mise à briller d’un facteur 100 en l’espace d’une semaine, sans qu’on s’en aperçoive. Je n’avais jamais vu une telle explosion stellaire de ma vie.
Cette image montre la géante gazeuse en train de mourir alors qu’elle se dirigeait en spirale vers son étoile. La planète a fini par plonger dans le cœur de l’étoile, ce qui a déclenché l’expansion et la luminosité de l’étoile. L’étoile vieillissante représentée ici, appelée ZTF SLRN-2020, est âgée d’environ 10 milliards d’années. (K. Miller/R. Hurt (Caltech/IPAC))
L’équipe a découvert l’événement en mai 2020, mais il a fallu une année supplémentaire aux astronomes pour comprendre ce que pouvait être cette explosion. Ils ont tout d’abord observé l’étoile à l’aide du Zwicky Transient Facility (ZTF), un observatoire qui scrute le ciel à la recherche d’étoiles dont la luminosité change rapidement, afin de déceler les signes d’éruptions dans les binaires stellaires.
K. De s’est ensuite penché sur les observations de la même étoile réalisées par l’observatoire Keck à Hawaï. Le télescope Keck prend des mesures spectroscopiques de la lumière de l’étoile, que les scientifiques peuvent utiliser pour discerner sa composition chimique. Mais ce que Kishalay De a découvert l’a rendu encore plus perplexe. Alors que la plupart des binaires dégagent des matériaux stellaires tels que de l’hydrogène et de l’hélium, la nouvelle source n’en dégageait aucun. Au lieu de cela, le chercheur a observé des signes de « molécules particulières » qui ne peuvent exister qu’à des températures très froides.
Ces molécules ne sont observées que dans les étoiles très froides. Lorsqu’une étoile s’illumine, elle devient généralement plus chaude. Les basses températures et les étoiles brillantes ne vont donc pas de pair.
Environ un an après la première découverte, De et ses collègues ont analysé des observations de la même étoile, prises cette fois avec une caméra infrarouge de l’observatoire Palomar. Les astronomes peuvent détecter des signaux de matériaux plus froids dans la bande infrarouge, contrairement aux émissions optiques chaudes et blanches des binaires et autres événements stellaires extrêmes.
Kishalay De raconte :
Ces données infrarouges m’ont fait tomber de ma chaise. La source était incroyablement brillante dans l’infrarouge proche.
Il semble que l’étoile ait continué à rejeter de l’énergie plus froide au cours de l’année qui a suivi son premier coup de chaud. Cette matière froide était probablement du gaz provenant de l’étoile qui a été projeté dans l’espace et s’est condensé en poussière, suffisamment froide pour être détectée dans les longueurs d’onde infrarouges. Ces données suggèrent que l’étoile pourrait être en train de fusionner avec une autre étoile plutôt que de s’illuminer à cause de l’explosion d’une supernova.
Lorsque l’équipe a analysé plus en détail les données et les a associées aux mesures prises par le télescope spatial infrarouge de la NASA, NEOWISE, elle est parvenue à une conclusion beaucoup plus intéressante. À partir des données compilées, ils ont estimé la quantité totale d’énergie libérée par l’étoile depuis son “explosion” initiale et ils ont constaté qu’elle était étonnamment faible. Elle correspondait à environ 1/1 000 de la magnitude de toutes les fusions stellaires observées auparavant.
Selon De :
Cela signifie que ce qui a fusionné avec l’étoile doit être 1 000 fois plus petit que n’importe quelle autre étoile observée jusqu’à présent. Et c’est une heureuse coïncidence que la masse de Jupiter corresponde à environ 1/1 000 de la masse du soleil. C’est à ce moment-là que nous avons réalisé qu’il s’agissait d’une planète qui s’écrasait contre son étoile.
La Terre devrait connaître le même sort dans environ cinq milliards d’années, lorsque le soleil commencera à s’éteindre et à consumer les planètes internes.
Si une autre civilisation nous observait à 10 000 années-lumière de distance alors que le soleil engloutit la Terre, elle verrait le soleil s’illuminer soudainement en éjectant de la matière, puis former de la poussière autour de lui, avant de redevenir ce qu’il était.
L’étude publiée dans Nature : An infrared transient from a star engulfing a planet, présentée sur le site du Massachusetts Institute of Technology : In a first, astronomers spot a star swallowing a planet et de Caltech : Star Eats Planet, Brightens Dramatically.