Une étoile binaire rare présente une orbite étrangement ronde, rapportent des chercheurs

Après avoir analysé une montagne de données astronomiques, Clarissa Pavao, étudiante de premier cycle au campus de Prescott, Arizona de l’Université aéronautique Embry-Riddle, a soumis son analyse préliminaire. La réponse de son mentor a été rapide et en majuscules : “IL Y A UNE ORBITE !” il a écrit.

C’est à ce moment-là que Pavao, étudiante en physique spatiale, s’est rendu compte qu’elle était sur le point de faire partie de quelque chose de grand – un article dans le journal La nature qui décrit un système stellaire binaire rare avec des caractéristiques peu communes.

L’article, publié le 1er février 2023 et co-écrit avec le Dr Noel D. Richardson, professeur adjoint de physique et d’astronomie à Embry-Riddle, décrit un système d’étoiles jumelles qui est lumineux avec des rayons X et riche en Masse. Doté d’une orbite étrangement circulaire – une bizarrerie parmi les binaires – le système de jumeaux semble s’être formé lorsqu’un étoile qui explose ou la supernova s’est éteinte sans le bang habituel, semblable à un pétard raté.

L’orbite ronde du binaire était un indice clé qui a aidé les chercheurs à identifier la deuxième étoile du système binaire comme une supernova appauvrie ou “ultra-dépouillée”. Habituellement, après qu’une étoile ait consommé tout son combustible nucléaireson noyau s’effondre avant d’exploser dans l’espace en supernova. Dans ce cas, Richardson a déclaré: “L’étoile était tellement épuisée que l’explosion n’avait même pas assez d’énergie pour donner à l’orbite la forme elliptique plus typique vue dans des binaires similaires.”

Nous sommes poussière d’étoile

Le nom du système binaire ressemble à une plaque d’immatriculation : CPD-29 2176. Les chercheurs estiment qu’il n’y a probablement qu’une dizaine de systèmes stellaires de ce type dans la galaxie à l’heure actuelle. En l’étudiant, ils dévoilent de nouveaux indices sur nos premiers débuts, en tant que poussière d’étoiles.

“Lorsque nous regardons ces objets, nous regardons en arrière dans le temps”, a expliqué Pavao. “Nous en apprenons davantage sur les origines de l’univers, ce qui nous dira où se dirige notre système solaire. En tant qu’humains, nous avons commencé avec les mêmes éléments que ces étoiles.”

Richardson a ajouté que, sans systèmes binaires comme CPD-29 2176, la vie sur Terre serait très différente. “Des systèmes comme celui-ci sont susceptibles d’évoluer en étoiles à neutrons binaires, qui finissent par fusionner et former des éléments lourds qui sont projetés dans l’univers”, a-t-il noté. “Ces éléments lourds nous permettent de vivre comme nous le faisons. Par exemple, la plupart de l’or a été créé par des étoiles similaires à la relique de la supernova ou à l’étoile à neutrons dans le système binaire que nous avons étudié. L’astronomie approfondit notre compréhension du monde et notre place dans il.”

La persévérance paie

Le projet a commencé lorsque Pavao s’est arrêté au bureau de Richardson dans l’espoir de marquer une expérience de recherche. “J’ai dit: ‘S’il vous plaît, donnez-moi des recherches.'” Il se trouvait qu’il avait des données, capturées par le télescope de 1,5 mètre de l’Observatoire interaméricain de Cerro Tololo au Chili, d’une étoile brillante connue sous le nom d’étoile de type Be. L’étoile Be était située au même endroit dans le ciel qu’une autre qui avait produit un grand flash de rayons X. Ce flash – peut-être quelque chose appelé un “répéteur gamma doux” – avait attiré l’attention des astronomes, incitant Richardson et d’autres à demander des données de télescope.

Pavao a tracé les spectres de l’étoile Be, mais elle a d’abord dû nettoyer les données pour qu’elles soient moins bruyantes. “Le télescope regarde une étoile et il capte toute la lumière pour que vous puissiez voir les éléments qui composent cette étoile”, a-t-elle noté, “mais les étoiles Be ont tendance à avoir des disques de matière autour d’elles. Il est difficile de voir directement à travers tout ça.”

La persévérance a payé : Pavao a réussi à en apprendre davantage sur le traitement des données et le codage informatique afin de pouvoir analyser les spectres stellaires. Elle et Richardson ont trouvé une ligne simple qui provenait de l’étoile et n’était pas influencée par le disque qui l’entourait. Elle pensait que son graphique était un nuage de points. Richardson pensait le contraire, incitant son e-mail en majuscules. Après avoir rapidement intégré les données de Pavao dans un programme informatique spécial, il s’est rendu compte qu’ils avaient trouvé une orbite pour l’étoile, mais celle-ci était différente de celle attendue. Une analyse plus approfondie des données a révélé qu’une étoile traçait effectivement un cercle autour de l’autre tous les 60 jours environ.

Pavao se souvient de Richardson en disant: “Ce n’est pas simplement un simple système binaire.”

La collaboration compte

Entrez Jan J. Eldridge de l’Université d’Auckland, co-auteur sur le La nature article et un expert de premier plan dans la compréhension des systèmes d’étoiles binaires et de leur évolution. À la demande de Richardson, Eldridge a examiné des milliers de modèles d’étoiles binaires et n’en a trouvé que deux analogues à celui que lui et Pavao étudiaient.

Eldridge et ses collègues ont ensuite schématisé le cycle de vie des deux étoiles du système binaire, expliquant comment la relique de la supernova avait gonflé et déversé de la masse sur l’étoile Be jusqu’à ce qu’elle commence également à s’accumuler. En fin de compte, la supernova est devenue une étoile à hélium de faible masse qui a explosé, laissant derrière elle une étoile à neutrons, mais elle avait déjà transféré tellement de sa masse à l’étoile Be que l’explosion était terne.

“En gros, nous avons découvert comment la supernova ultra-dépouillée interagit avec l’étoile Be, et comment elle traverse ces étranges cycle de vie phases », a expliqué Pavao. « À un moment donné dans le futur, cette étoile Be sera également une étoile à neutrons de supernova au fur et à mesure que le cycle se poursuivra. Il deviendra un système binaire avec deux étoiles à neutrons dans des millions d’années.”