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Vue d’artiste d’une variable cataclysmique — © NASA / CXC / M.Weiss

Une équipe de chercheurs américains a récemment découvert un système stellaire binaire extrêmement rare. Orbitant l’un autour de l’autre en moins d’une heure, les deux astres le composant confirment une théorie proposée il y a plusieurs décennies.

Étreinte stellaire

ZTF J1813+4251 est situé à environ 3 000 années-lumière de la Terre, dans la constellation d’Hercule. Il se compose d’une étoile semblable au Soleil en orbite autour d’une naine blanche, le noyau dense d’une étoile s’étant débarrassée de ses couches externes. L’extrême proximité des deux astres implique que la naine blanche « cannibale » vole régulièrement de la matière à l’étoile semblable au Soleil, générant des éclats périodiques de lumière : un phénomène connu sous le nom de « variable cataclysmique ».

Ce système stellaire binaire présente l’étreinte la plus étroite de toutes les paires de variables cataclysmiques découvertes à ce jour, les deux étoiles complétant leur orbite l’une autour de l’autre en seulement 51 minutes. « C’est exactement ce que prédisait une théorie vieille de 30 ans sur les étoiles binaires en orbite serrée », explique l’astrophysicien du MIT Kevin Burdge, auteur principal de la nouvelle étude, publiée dans la revue Nature.

Pour identifier ZTF J1813+4251, Burdge et ses collègues ont sondé un catalogue comportant un milliard d’étoiles à l’aide d’un algorithme avancé. Ce dernier a identifié environ un million d’astres « clignotant » régulièrement. Les plus atypiques ont ensuite été examinés en détail par les astronomes.

Soleil
— Color4260 / Shutterstock.com

Des observations complémentaires effectuées à l’aide du Gran Telescopio Canarias en Espagne et de l’observatoire W. M. Keck à Hawaï ont révélé que le système se composait d’une naine blanche respectivement 100 fois plus petite et 50 % moins massive que notre Soleil, en orbite autour d’une naine jaune possédant une taille et une masse équivalentes à celles de Jupiter.

Un cas rarissime

Une série de simulations a révélé que la taille réduite de la naine jaune découlait du fait que sa compagne la dépossède de sa couche externe d’hydrogène depuis des millions d’années, ne laissant qu’un noyau dense et riche en hélium. Un tel phénomène se trouve à l’origine de l’orbite rapprochée de la paire, qui devrait continuer à se réduire au cours des 70 millions d’années à venir jusqu’à atteindre 18 minutes, avant que les deux étoiles ne finissent par s’éloigner.

« Il s’agit d’un cas rarissime où nous observons un système binaire passer de l’accrétion d’hydrogène à celle d’hélium », souligne Burdge. « On avait prédit que ces objets présenteraient des orbites ultra-courtes, mais cela n’avait jamais pu être confirmé jusqu’à présent. »

Selon le scientifique, ces observations confirment également que l’intensité des interactions entre ces deux types d’étoiles génère des ondes gravitationnelles, ou ondulations dans le tissu spatio-temporel, qui pourraient être utilisées pour identifier d’autres variables cataclysmiques.

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