Crédit d'image: ESO
Les astronomes ont découvert une paire d'étoiles naines blanches qui tournent l'une autour de l'autre à une distance de seulement 80 000 km (1/5 de la distance entre la Terre et la Lune) - le système binaire le plus proche jamais découvert. Le système, connu sous le nom de RX J0806.3 + 1527, a été étudié avec le Very Large Telescope (VLT) de l'Observatoire européen austral, et les observateurs ont remarqué que l'objet s'estompait une fois toutes les cinq minutes suggérant un système binaire.
Les observations avec le Very Large Telescope (VLT) de l'ESO au Chili et le Telescopio Nazionale Galileo (TNG) italien aux Canaries au cours des deux dernières années ont permis à un groupe international d'astronomes [1] de découvrir la vraie nature d'un système stellaire binaire exceptionnel .
Ce système, désigné RX J0806.3 + 1527, a été découvert pour la première fois comme une source de rayons X à luminosité variable - une fois toutes les cinq minutes, il «s'éteint» pendant un court instant. Les nouvelles observations ont montré sans aucun doute que cette période reflète le mouvement orbital de deux étoiles "naines blanches" qui tournent l'une autour de l'autre à une distance de seulement 80 000 km. Chacune des étoiles est à peu près aussi grande que la Terre et c'est la période orbitale la plus courte connue pour tout système stellaire binaire.
Le spectre VLT affiche des raies d'hélium ionisé, indiquant que la présence d'une zone extrêmement chaude sur l'une des étoiles - un «point chaud» avec une température d'env. 250 000 degrés. Le système est actuellement dans un état évolutif transitoire rarement vu.
Un incroyable système binaire stellaire
Un an est le temps qu'il faut à la Terre pour se déplacer une fois autour du Soleil, notre étoile centrale. Cela peut sembler assez rapide lorsqu'il est mesuré à l'échelle de l'Univers, mais il s'agit d'un mouvement d'escargot par rapport à la vitesse de deux étoiles récemment découvertes. Ils tournent les uns autour des autres 100 000 fois plus vite; une révolution complète ne prend que 321 secondes, soit un peu plus de 5 minutes! C'est la période la plus courte jamais observée dans un système stellaire binaire.
Telle est la conclusion surprenante d'une équipe internationale d'astronomes dirigée par GianLuca Israel de l'Observatoire astronomique de Rome [1], et basée sur des observations détaillées de la faible lumière de ces deux étoiles avec certains des télescopes les plus avancés du monde. Le système stellaire binaire record détient le nom prosaïque RX J0806.3 + 1527 et il est situé au nord de l'équateur céleste dans la constellation du Cancer (le crabe).
Les scientifiques constatent également que les deux partenaires de cette danse mouvementée sont probablement une étoile naine blanche mourante, piégée dans la forte adhérence gravitationnelle d'une autre étoile, quelque peu plus lourde, du même type exotique. Les deux étoiles de la taille de la Terre ne sont séparées que par 80 000 kilomètres, soit un peu plus du double de l'altitude des satellites de télédiffusion en orbite autour de la Terre, ou seulement un cinquième de la distance à la Lune.
Le mouvement orbital est en effet très rapide - plus de 1 000 km / s, et l'étoile la plus légère semble toujours tourner le même hémisphère vers son compagnon, tout comme la Lune sur son orbite autour de la Terre. Ainsi, cette étoile fait également un tour complet autour de son axe en seulement 5 minutes, c'est-à-dire que son «jour» est exactement aussi long que son «année».
La découverte du RX J0806.3 + 1527
La lumière visible émise par ce système inhabituel est très faible, mais elle émet des rayons X relativement puissants. C'est en raison de cette émission qu'elle a été détectée pour la première fois comme source de rayons X célestes d'origine inconnue par l'observatoire spatial allemand ROSAT en 1994. Plus tard, il s'est avéré qu'il s'agissait d'une source périodiquement variable [2]. Une fois toutes les 5 minutes, le rayonnement X disparaît pendant quelques minutes. Il a récemment été étudié plus en détail par l'observatoire de la NASA Chandra.
La position de la source de rayons X dans le ciel a été localisée avec une précision suffisante pour révéler un objet émettant de la lumière visible très faible dans la même direction, plus d'un million de fois plus faible que l'étoile la plus faible visible à l'œil nu (V- magnitude 21,1). Des observations de suivi ont été effectuées avec plusieurs télescopes de classe mondiale, y compris le très grand télescope ESO (VLT) à l'Observatoire de Paranal au Chili, ainsi que le Telescopio Nazionale Galileo (TNG), l'observatoire italien de 4 mètres à la Roche de Observatoire Muchachos sur La Palma aux Canaries.
La nature de RX J0806.3 + 1527
Les observations en lumière visible ont également montré le même effet: le RX J0806.3 + 1527 devenait plus sombre toutes les 5 minutes, alors qu'aucune autre modulation périodique n'était observée. En observant le spectre de ce faible objet avec l'instrument multimode FORS1 sur le télescope VLT ANTU de 8,2 m, les astronomes ont pu déterminer la composition du RX J0806.3 + 1527. Il s'est avéré qu'il contenait de grandes quantités d'hélium; c'est différent de la plupart des autres étoiles, qui sont principalement constituées d'hydrogène.
«Au début, nous pensions que ce n'était qu'un autre des systèmes binaires habituels qui émettent des rayons X», explique Gianluca Israel. «Aucun de nous ne pouvait imaginer la vraie nature de cet objet. Nous avons finalement résolu le casse-tête en éliminant toutes les autres possibilités une par une, tout en continuant à collecter plus de données. Comme l'a dit le célèbre détective: quand vous avez éliminé l'impossible, tout ce qui reste, même improbable, doit être la vérité! ».
La théorie actuelle prédit que les deux étoiles, qui sont liées par la gravité dans ce système serré, produisent des rayons X lorsque l'une d'elles agit comme un «aspirateur» géant, tirant le gaz de son compagnon. Cette étoile a déjà perdu une fraction importante de sa masse au cours de ce processus.
La matière entrante impacte à grande vitesse sur la surface de l'autre étoile et la zone correspondante - un «point chaud» - est chauffée à environ 250 000 ° C, ce qui émet des rayons X. Ce rayonnement disparaît pendant une courte période au cours de chaque révolution orbitale lorsque cette zone se trouve de l'autre côté de l'étoile en accrétion, vue depuis la Terre.
Une classe d'étoiles très rare
Notre Soleil est une étoile normale de masse relativement faible et il finira par devenir une étoile naine blanche. Contrairement à la disparition violente d'étoiles plus lourdes dans une glorieuse explosion de supernova, il s'agit d'un processus relativement «silencieux» au cours duquel l'étoile se refroidit lentement tout en perdant de l'énergie. Il rétrécit jusqu'à ce qu'il devienne finalement aussi petit que la Terre.
Le Soleil est une seule étoile. Cependant, lorsqu'une étoile de type solaire fait partie d'un système binaire, l'évolution de ses étoiles composantes est plus compliquée. Au cours d'une phase initiale, une étoile continue de se déplacer le long d'une orbite qui se trouve en fait à l'intérieur des couches atmosphériques externes très ténues de son compagnon. Ensuite, le système se débarrasse de cette matière et se développe en un système binaire avec deux étoiles naines blanches en orbite, comme RX J0806.3 + 1527.
Les systèmes dans lesquels la période orbitale est très courte (moins d'une heure) sont appelés systèmes AM Canis Venaticorum (AM CVn), après la première étoile binaire connue de cette classe rare. Il est probable que de tels systèmes, après avoir atteint une période orbitale minimale de quelques minutes, commencent alors à évoluer vers des périodes orbitales plus longues. Cela indique que RX J0806.3 + 1527 est maintenant au tout début de la «phase AM CVn».
Ondes gravitationnelles
Avec sa période orbitale extrêmement courte, RX J0806.3 + 1527 est également un candidat de choix pour la détection des ondes gravitationnelles insaisissables, prédite par la théorie générale de la relativité d'Einstein. Ils n'ont jamais été mesurés directement, mais leur existence a été révélée indirectement dans les systèmes d'étoiles à neutrons binaires.
Une expérience spatiale d'ondes gravitationnelles planifiée, l'antenne spatiale d'interféromètre laser (LISA) de l'Agence spatiale européenne, qui sera lancée dans environ 10 ans, sera suffisamment sensible pour pouvoir révéler ce rayonnement provenant du RX J0806.3 + 1527 avec un fort degré de confiance. Un tel exploit d'observation ouvrirait une toute nouvelle fenêtre sur l'univers.
Source d'origine: communiqué de presse de l'ESO
