Les astronomes ont observé ce qui semble être une rare curiosité stellaire connue sous le nom de “binaire veuve noire” à environ 3 000 années-lumière de la Terre.
Jusqu’à présent, les scientifiques ont découvert environ deux douzaines de binaires veuves noires dans la Voie lactée, la plus récente étant nommée ZTF J1406+1222.
Ces formations stellaires sont constituées d’une étoile à neutrons en rotation rapide (pulsar) – le noyau résiduel d’une étoile massive effondrée – consommant une étoile compagnon plus petite.
Les chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT), aux États-Unis, affirment que la “binaire veuve noire” récemment découverte présente la période orbitale la plus courte jamais identifiée, le pulsar et l’étoile compagnon se tournant l’un autour de l’autre toutes les 62 minutes.
Ils disent qu’elle est unique, semblant héberger une troisième étoile lointaine qui tourne autour des deux étoiles intérieures tous les 10 000 ans.
Dans l’étude, publiée mardi dans la revue Nature, les scientifiques estiment que le système triple est probablement né d’une constellation dense de vieilles étoiles connue sous le nom d’amas globulaire.
Les astronomes disent que cet amas particulier a pu dériver vers le centre de la Voie lactée, où la gravité du trou noir central a été suffisante pour séparer l’amas tout en laissant la triple veuve noire intacte.
“C’est un scénario de naissance compliqué. Ce système flotte probablement dans la Voie lactée depuis plus longtemps que le soleil n’existe”, a déclaré Kevin Burdge, titulaire d’une bourse postdoctorale Pappalardo au département de physique du MIT.
Les binaires veuves noires sont alimentées par leurs pulsars, qui ont une période de rotation vertigineuse de quelques millisecondes, émettant au passage des flashs de rayons gamma et X à haute énergie.
Bien que les pulsars tournent souvent à vide et meurent rapidement car ils brûlent une énorme quantité d’énergie, les chercheurs affirment que de temps en temps, une étoile qui passe peut donner une nouvelle vie à un pulsar.
L’immense gravité du pulsar dans une telle binaire peut arracher de la matière à son étoile compagnon, ce qui lui fournirait une nouvelle énergie pour continuer à tourner.
Les scientifiques affirment qu’un tel pulsar “recyclé” commencerait alors à renvoyer de l’énergie, dépouillant encore plus l’étoile compagnon, et la détruisant finalement.
Alors que jusqu’à présent les flashs gamma et X du pulsar ont été utilisés pour détecter les binaires veuves noires, dans le cas de ZTF J1406+1222, c’est le flash optique de son étoile compagnon qui a aidé à la découverte.
“Ce système est vraiment unique en ce qui concerne les veuves noires, parce que nous l’avons trouvé en lumière visible, et en raison de son large compagnon, et du fait qu’il provient du centre galactique. Il y a encore beaucoup de choses que nous ne comprenons pas à son sujet. Mais nous avons une nouvelle façon de rechercher ces systèmes dans le ciel”, a déclaré le Dr Burdge.
En raison du rayonnement constant à haute énergie auquel les pulsars exposent l’étoile compagnon, son côté jour – le côté faisant perpétuellement face au pulsar – peut être plusieurs fois plus chaud que son côté nuit, disent les scientifiques.
“J’ai pensé qu’au lieu de chercher directement le pulsar, il fallait chercher l’étoile qu’il cuisine”, a déclaré le Dr Burdge.
Il s’est dit qu’une étoile dont la luminosité changeait périodiquement de façon considérable était observée, ce qui indiquerait clairement qu’elle était dans une binaire avec un pulsar.
Dans l’étude, les scientifiques ont évalué les données optiques prises par le Zwicky Transient Facility, un observatoire basé en Californie qui prend des images à grand champ du ciel nocturne.
Ils ont étudié la luminosité des étoiles pour voir si l’une d’entre elles changeait radicalement d’un facteur 10 ou plus, sur une échelle de temps d’environ une heure ou moins – des changements qui suggèrent la présence d’une étoile compagnon en orbite serrée autour d’un pulsar.
A partir de leur analyse, les chercheurs ont sélectionné la douzaine de binaires veuves noires connues, y compris une dont la luminosité changeait par un facteur 13, toutes les 62 minutes, qu’ils ont étiquetée ZTF J1406+1222.
“Ces systèmes ne sont pas seulement des laboratoires physiques qui révèlent les résultats intéressants de l’exposition d’une étoile compagne proche à la production d’énergie relativiste d’un pulsar, mais on pense également qu’ils abritent certaines des étoiles à neutrons les plus massives”, ont écrit les chercheurs dans l’étude.
Cependant, les scientifiques n’ont pas encore détecté directement les émissions de rayons gamma ou X du pulsar dans la binaire – la méthode typique par laquelle les veuves noires sont confirmées.
ZTF J1406+1222 est donc considérée comme une ” binaire veuve noire candidate “, que les chercheurs espèrent confirmer par de futures observations.
“La seule chose dont nous soyons sûrs, c’est que nous voyons une étoile dont la partie diurne est beaucoup plus chaude que la partie nocturne, orbitant autour de quelque chose tous les 62 ans.minutes”, a déclaré le Dr Burdge.
“Tout semble indiquer qu’il s’agit d’une veuve noire binaire. Mais il y a quelques bizarreries à son sujet, il est donc possible qu’il s’agisse de quelque chose d’entièrement nouveau”, a-t-il ajouté.
