Astronomes: l’étoile “Vampire” a dépouillé l’atmosphère de son partenaire binaire

En 2020, des astronomes ont découvert un système stellaire inhabituel à seulement 1 000 années-lumière de la Terre. Cependant, deux équipes différentes n’étaient pas d’accord sur la nature du système, qui a été surnommé HR 6819. Une équipe a fait valoir qu’il s’agissait d’un groupement trinaire avec deux étoiles en orbite autour d’un trou noir. L’autre équipe pensait que les propriétés du HR 6819 pouvaient tout aussi bien s’expliquer par un système à deux étoiles sans trou noir.

Pour résoudre le problème, les deux groupes ont collaboré à la collecte de données d’observation supplémentaires. Résultat : HR 6819 est bien un système binaire sans trou noir, selon un nouvel article publié dans la revue Astronomy and Astrophysics. Mais HR 6819 est néanmoins une rareté : les astronomes ont capturé le système binaire juste après qu’une étoile ait dépouillé son partenaire de son atmosphère dans un processus connu sous le nom de « vampirisme stellaire ».

Comme nous l’avons signalé précédemment, les scientifiques pensent qu’il y a beaucoup plus de trous noirs dans l’Univers que nous n’en avons découvert à ce jour, probablement des centaines de millions d’entre eux, étant donné l’âge de notre Univers. Nous avons découvert si peu de trous noirs car, au lieu de pouvoir les observer directement, nous ne pouvons déduire leur présence que par leur effet sur la matière environnante. Les effets gravitationnels d’un trou noir peuvent influencer les orbites des étoiles proches, par exemple, ou la chute de matière peut former un disque d’accrétion de gaz chaud en orbite rapide autour du trou noir, émettant de puissants rayons X. Ou une étoile malheureuse s’approchera trop près d’un trou noir et sera déchirée à cause de ses ennuis, les restes qui tombent s’accélérant et se réchauffant également pour émettre des rayons X dans l’espace.

Mais la majorité des trous noirs sont en fait silencieux et donc très difficiles à détecter. Les astronomes pensaient que la découverte de HR 6819 en 2020 offrait des indices utiles sur l’endroit où au moins certains des trous noirs vraiment sombres pourraient se cacher.

Des chercheurs de l’Observatoire spatial européen avaient mené une étude sur les systèmes à double étoile, et HR 6819 a été inclus dans le cadre de leur collecte de données d’observation car il semblait être un tel système. Mais en examinant leurs données, les astronomes ont trouvé des preuves d’un troisième objet inattendu dans le système : un trou noir qui avait auparavant échappé à la détection.

Dans un système stellaire trinaire, deux des étoiles orbitent l’une autour de l’autre en tant que paire binaire, tandis que la troisième étoile orbite autour de la paire à une plus grande distance. Cela garantit que le système est stable, car si les orbites intérieure et extérieure avaient la même taille, l’une des étoiles finirait par être éjectée du système. Dans le cas de HR 6819, l’une des deux étoiles visibles semblait orbiter autour d’un objet invisible tous les 40 jours, tandis que l’autre étoile visible tournait plus loin. En étudiant l’orbite de l’étoile dans la paire interne, l’équipe a déduit la présence potentielle du trou noir et a également calculé sa masse probable.

Cependant, une deuxième analyse des données publiées cette année-là par d’autres chercheurs a conclu que HR 6819 pourrait en fait être un système binaire. Selon l’analyse, les deux étoiles avaient toutes deux des orbites de 40 jours et il n’y avait pas de trou noir au centre après tout. Dans ce cas, l’une des étoiles aurait perdu une énorme partie de sa masse au profit de son partenaire.

Pour résoudre le problème, les deux groupes ont décidé de travailler ensemble, en collectant de nouvelles données d’observation avec le Very Large Telescope (VLT) et le Very Large Telescope Interferometer (VLTI) de l’Observatoire spatial européen. “Nous avons convenu qu’il y avait deux sources de lumière dans le système”, a déclaré le co-auteur Thomas Rivinius, un astronome de l’ESO basé au Chili. Il faisait partie de l’équipe qui a suggéré en 2020 que HR 6819 pourrait être un système trinaire avec un trou noir. “La question était donc de savoir s’ils orbitent étroitement, comme dans le scénario de l’étoile dépouillée, ou s’ils sont éloignés l’un de l’autre, comme dans le scénario du trou noir.”

Les données ont montré que c’était le cas : la résolution plus élevée du VLT a révélé que les deux étoiles étaient séparées par seulement un tiers de la distance entre la Terre et le Soleil. Il n’y avait pas d’étoile compagne brillante avec une orbite plus large et pas de trou noir.

“Notre meilleure interprétation jusqu’à présent est que nous avons capturé ce système binaire peu de temps après que l’une des étoiles ait aspiré l’atmosphère de son étoile compagne”, a déclaré la co-auteure Julia Bodensteiner, boursière de l’ESO en Allemagne. “C’est un phénomène courant. dans des systèmes binaires proches, parfois appelés « vampirisme stellaire » dans la presse. Alors que l’étoile donneuse a été dépouillée d’une partie de son matériel, l’étoile receveuse a commencé à tourner plus rapidement.”

Un exemple de vampirisme stellaire est une découverte passionnante en soi, puisque cette phase d’évolution stellaire est relativement courte et donc très difficile à détecter. Une étude plus approfondie de HR 6819 pourrait faire la lumière sur la façon dont le vampirisme stellaire peut affecter l’évolution des étoiles massives. Et bien que le trou noir manquant soit une déception, Rivinius reste convaincu que les astronomes finiront par découvrir les dizaines à centaines de millions de trous noirs qu’ils soupçonnent de se cacher dans notre galaxie.

DOI : Astronomy and Astrophysics, 2022. 10.1051/0004-6361/202143004 (À propos des DOI).