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'Triple star' discovery could revolutionize understanding of stellar evolution

 

La découverte d'une « triple étoile » pourrait révolutionner la compréhension de l'évolution stellaire

par l'Université de Leeds

Vue d'artiste composée d'une étoile entourée d'un disque (étoile Be "vampire" ; premier plan) et de son étoile compagne dépouillée de ses parties extérieures (arrière-plan). Crédit : Crédit photo : ESO/L. Calçada

Une nouvelle découverte révolutionnaire réalisée par des scientifiques de l’Université de Leeds pourrait transformer la façon dont les astronomes comprennent certaines des étoiles les plus grandes et les plus communes de l’univers. L'article, "Gaia découvre la différence dans la binarité des étoiles B et Be à petite échelle : preuve d'un transfert de masse provoquant le phénomène Be", est publié dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Recherche par doctorat. L'étudiant Jonathan Dodd et le professeur René Oudmaijer, de l'École de physique et d'astronomie de l'université, soulignent de nouvelles preuves intrigantes selon lesquelles les étoiles Be massives - jusqu'à présent principalement considérées comme existant sous forme d'étoiles doubles - pourraient en fait être des "triples".

Cette découverte remarquable pourrait révolutionner notre compréhension des objets – un sous-ensemble d’étoiles B – qui sont considérés comme un « banc d’essai » important pour développer des théories sur la manière dont les étoiles évoluent de manière plus générale.

Ces étoiles Be sont entourées d’un disque caractéristique constitué de gaz, semblable aux anneaux de Saturne dans notre propre système solaire. Et bien que les étoiles Be soient connues depuis environ 150 ans – après avoir été identifiées pour la première fois par le célèbre astronome italien Angelo Secchi en 1866 – jusqu’à présent, personne ne savait comment elles se sont formées.

Jusqu'à présent, le consensus parmi les astronomes a déclaré que les disques sont formés par la rotation rapide des étoiles Be, et que cela peut lui-même être causé par l'interaction des étoiles avec une autre étoile dans un système binaire.

Systèmes triples

M. Dodd, auteur correspondant de la recherche, a déclaré : "Le meilleur point de référence pour cela est que si vous avez regardé Star Wars, il y a des planètes sur lesquelles ils ont deux soleils."

De nouvelles recherches utilisant les données du Très Grand Télescope et de l'Interféromètre du Très Grand Télescope de l'ESO ont révélé que HR 6819, auparavant considéré comme un système triple avec un trou noir, est en fait un système de deux étoiles sans trou noir. Les scientifiques, une équipe de la KU Leuven-ESO, pensent avoir observé ce système binaire peu de temps après qu'une des étoiles ait aspiré l'atmosphère de sa compagne, un phénomène souvent appelé "vampirisme stellaire". L'animation de cet artiste montre à quoi pourrait ressembler le système ; il est composé d'une étoile oblate entourée d'un disque (une étoile Be "vampire" ; premier plan) et d'une étoile de type B qui a été dépouillée de son atmosphère (arrière-plan). Crédit : ESO/L. Calçada.

Mais maintenant, en analysant les données du satellite Gaia de l'Agence spatiale européenne, les scientifiques affirment avoir trouvé la preuve que ces étoiles existent réellement dans des systèmes triples, avec trois corps interagissant au lieu de deux seulement.

M. Dodd a ajouté : « Nous avons observé la façon dont les étoiles se déplacent dans le ciel nocturne, sur des périodes plus longues, comme 10 ans, et des périodes plus courtes, d'environ six mois. Si une étoile se déplace en ligne droite, nous savons qu'il n'y a qu'une seule étoile, mais s’il y en a plusieurs, nous verrons une légère oscillation ou, dans le meilleur des cas, une spirale.

"Nous avons appliqué cela aux deux groupes d'étoiles que nous observons - les étoiles B et les étoiles Be - et ce que nous avons découvert, de manière déroutante, c'est qu'à première vue, il semble que les étoiles Be aient un taux de compagnons inférieur à celui des étoiles B. étoiles. C’est intéressant car nous nous attendrions à ce qu’elles aient un taux plus élevé.

Cependant, le chercheur principal, le professeur Oudmaijer, a déclaré : « Le fait que nous ne les voyons pas est peut-être dû au fait qu'ils sont maintenant trop faibles pour être détectés. »

Les chercheurs ont ensuite examiné un ensemble de données différent, à la recherche d’étoiles compagnes plus éloignées, et ont découvert qu’à ces séparations plus importantes, le taux d’étoiles compagnes est très similaire entre les étoiles B et Be.

Ils ont pu en déduire que dans de nombreux cas, une troisième étoile entre en jeu, forçant le compagnon à se rapprocher de l'étoile Be, suffisamment proche pour que la masse puisse être transférée de l'une à l'autre et former le disque caractéristique de l'étoile Be. Cela pourrait aussi expliquer pourquoi on ne voit plus ces compagnons ; ils sont devenus trop petits et trop faibles pour être détectés après que l'étoile "vampire" Be ait aspiré une grande partie de leur masse.

Vue d'artiste d'une étoile vampire (à gauche) volant du matériel à sa victime : De nouvelles recherches utilisant les données du Très Grand Télescope de l'ESO ont révélé que les étoiles les plus chaudes et les plus brillantes, connues sous le nom d'étoiles O, se trouvent souvent en paires rapprochées. Beaucoup de ces binaires transféreront à un moment donné de la masse d'une étoile à une autre, une sorte de vampirisme stellaire décrit dans cette vue d'artiste. Crédit : Crédit photo : ESO/M. Kornmesser/S.E. de Mink

Cette découverte pourrait avoir d’énormes impacts sur d’autres domaines de l’astronomie, notamment sur notre compréhension des trous noirs, des étoiles à neutrons et des sources d’ondes gravitationnelles.

Le professeur Oudmaijer a déclaré : « Il y a actuellement une révolution en physique autour des ondes gravitationnelles. Nous observons ces ondes gravitationnelles depuis seulement quelques années maintenant, et il a été découvert qu'elles étaient dues à la fusion de trous noirs.

"Nous savons que ces objets énigmatiques - trous noirs et étoiles à neutrons - existent, mais nous ne savons pas grand-chose sur les étoiles qui pourraient les devenir. Nos découvertes fournissent un indice pour comprendre ces sources d'ondes gravitationnelles."

Il a ajouté : "Au cours de la dernière décennie, les astronomes ont découvert que la binarité est un élément incroyablement important dans l'évolution stellaire. Nous nous dirigeons désormais davantage vers l'idée qu'elle est encore plus complexe et que les étoiles triples doivent être prises en compte."

"En effet", a déclaré Oudmaijer, "les triples sont devenus les nouveaux binaires".

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COMMENTAIRES

Et pour les plus curieux 

1/Quel est le facteur le plus important lorsqu’on considère l’évolution stellaire ?

Le principal facteur déterminant l’évolution d’une étoile est sa masse lorsqu’elle atteint la séquence principale. Ce qui peut advenir ensuite est un bref aperçu retraçant l’évolution d’une étoile de faible masse et d’une étoile de masse élevée. Les étoiles naissent de l’effondrement gravitationnel de molécules froides et denses

2/Pourquoi les amas d’étoiles sont-ils utiles pour étudier l’évolution stellaire ?

Les amas d'étoiles constituent l'un des meilleurs tests de nos calculs sur ce qui se passe à mesure que les étoiles vieillissent. Les étoiles d'un amas donné se sont formées à peu près au même moment et ont la même composition, elles diffèrent donc principalement par leur masse, et donc par leur durée de vie.

3/Le meme phenomène peut se produire  a l état planetaire  lorsque les géantes rouges aspirent leurs planetes proches 

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More information: Jonathan M Dodd et al, Gaia uncovers difference in B and Be star binarity at small scales: evidence for mass transfer causing the Be phenomenon, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2023). DOI: 10.1093/mnras/stad3105. On arXiv: arxiv.org/pdf/2310.05653.pdf

Journal information: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society  , arXiv 

Provided by University of Leeds