Deux nouvelles classes de géantes rouges de faible masse découvertes

La perte de masse des étoiles géantes rouges est l’une des incertitudes majeures de l’astrophysique.

Etoiles géantes rouges. Crédit image : Centre de vol spatial Goddard de la NASA / Chris Smith, KBRwyle.

Les géantes rouges sont des étoiles évoluées qui ont brûlé tout l’hydrogène de leur noyau en hélium par un processus de fusion nucléaire et brûlent à la place de l’hydrogène dans une coquille. Vers la fin de leur vie, ces étoiles commencent également à brûler l’hélium de leur noyau.

Il y a des millions de géantes rouges trouvées dans notre galaxie de la Voie lactée. Ces étoiles très brillantes sont ce que notre Soleil deviendra dans environ 4 milliards d’années.

Depuis quelque temps, les astronomes prédisent l’existence de géantes rouges plus minces.

Après en avoir trouvé quelques-uns, l’astronome de l’Université de Sydney Yaguang Li et ses collègues peuvent enfin confirmer leur existence.

« C’est comme trouver Waldo. Nous avons été extrêmement chanceux de trouver 39 géants rouges plus minces, cachés dans une mer de géants normaux. Les géantes rouges plus minces sont soit plus petites, soit moins massives que les géantes rouges normales », a déclaré Li.

« Comment et pourquoi ont-ils maigri ? La plupart des étoiles dans le ciel sont dans des systèmes binaires – deux étoiles qui sont gravitationnellement liées l’une à l’autre.

“Lorsque les étoiles dans des binaires proches se dilatent, comme le font les étoiles en vieillissant, certains matériaux peuvent atteindre la sphère gravitationnelle de leur compagnon et être aspirés.”

“Dans le cas de géantes rouges relativement minuscules, nous pensons qu’un compagnon pourrait éventuellement être présent.”

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En utilisant une technique appelée astérosismologie, Li et ses co-auteurs ont analysé les données d’archives de 7 538 géantes rouges brûlant de l’hélium de la mission Kepler de la NASA.

Deux types d’étoiles inhabituelles ont été révélées : des géantes rouges de très faible masse et des géantes rouges peu lumineuses (plus faibles).

Les étoiles de très faible masse ne pèsent que 0,5 à 0,7 masse solaire, soit environ la moitié du poids de notre Soleil. Si les étoiles de très faible masse n’avaient pas soudainement perdu du poids, leurs masses indiqueraient qu’elles étaient plus vieilles que l’âge de l’Univers – une impossibilité.

“Ainsi, lorsque nous avons obtenu les masses de ces étoiles pour la première fois, nous avons pensé qu’il y avait quelque chose qui n’allait pas dans la mesure. Mais il s’avère que ce n’était pas le cas », a déclaré Li.

Les étoiles sous-lumineuses, en revanche, ont des masses normales, allant de 0,8 à 2 masses solaires.

“Cependant, ils sont beaucoup moins ‘géants’ que ce à quoi nous nous attendions”, a déclaré le Dr Simon Murphy, astronome à l’Université du sud du Queensland.

“Elles ont quelque peu maigri et parce qu’elles sont plus petites, elles sont également plus faibles, donc “sous-lumineuses” par rapport aux géantes rouges normales.”

Seules sept étoiles sous-lumineuses ont été trouvées, et les chercheurs soupçonnent que beaucoup d’autres se cachent dans l’échantillon.

“Le problème est que la plupart d’entre eux sont très doués pour se fondre. Ce fut une véritable chasse au trésor pour les trouver”, a déclaré le Dr Murphy.

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Ces points de données inhabituels ne pouvaient pas être expliqués par de simples attentes de l’évolution stellaire.

Cela a conduit les scientifiques à conclure qu’un autre mécanisme devait être à l’œuvre, obligeant ces étoiles à subir une perte de poids spectaculaire : le vol de masse par les étoiles proches.

Leur article a été publié dans la revue Astronomie naturelle.

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Y.Li et al. Découverte de géantes rouges brûlant de l’hélium post-transfert de masse en utilisant l’astérosismologie. Nat Astron, mis en ligne le 14 avril 2022 ; doi : 10.1038/s41550-022-01648-5

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