Pris en flagrant délit : des astronomes repèrent une étoile en train d’avaler une planète pour la première fois

Dans environ 5 milliards d’années, notre Soleil finira, non pas avec un bang mais avec un gémissement. C’est à ce moment-là qu’il brûle finalement tout le carburant de son noyau et souffle vers l’extérieur en une géante rouge, avalant toutes les planètes intérieures de notre système solaire dans le processus, y compris la Terre. Mais aucune étoile n’a jamais été prise en flagrant délit d’avaler une planète de cette façon, jusqu’à présent. Selon un nouvel article publié dans la revue Nature, des astronomes ont repéré un éclair chauffé à blanc par une étoile lointaine dans notre galaxie de la Voie lactée et ont conclu qu’il provenait de l’étape finale de ce processus. Oui, c’est une « étoile de la mort » littérale, annoncée à la veille du Star Wars Day (4 mai).

Comme toutes les étoiles, notre Soleil est un réacteur nucléaire géant, composé d’hydrogène et d’hélium gazeux. Pour produire de la lumière, il convertit l’hydrogène en hélium par des réactions de fusion, et cette énergie repousse le poids écrasant de ses couches externes. Lorsque tout l’hydrogène sera transformé en hélium, le Soleil ne générera plus suffisamment d’énergie pour contrer l’attraction de la gravité. Le noyau se contractera vers l’intérieur, chauffant l’intérieur à des températures suffisantes pour fusionner l’hélium en carbone. La fusion de l’hydrogène migrera vers les couches externes. Le Soleil soufflera vers l’extérieur et se transformera en une géante rouge, élargissant ces couches externes à mesure que le noyau s’effondrera. Les couches externes engloutiront les planètes les plus proches, dont la Terre, qui plongera dans le noyau et se vaporisera, déclenchant une explosion d’énergie et de matière. Le Soleil continuera à brûler pendant encore quelques milliards d’années avant de finalement se refroidir en une étoile naine noire.

Ce processus ne se produit que quelques fois par an dans la Voie lactée. Les astronomes ont observé les premières étapes du processus (des planètes si proches de leurs étoiles hôtes qu’elles seront inévitablement englouties lorsque ces étoiles se dilateront) ainsi que les conséquences de cette évolution stellaire (lorsque les étoiles ont gonflé et semblent avoir des propriétés particulières, telles que leur vitesse de rotation ou leur composition chimique). Mais les scientifiques n’ont jamais été témoins de la véritable dévoration. C’est ce qui rend cette découverte si excitante, selon le co-auteur Kishalay De, un post-doctorant du MIT : C’est la première preuve directe d’une étape cruciale de l’évolution stellaire.

« Cela a été l’une des prédictions fondamentales de notre compréhension des étoiles et de leurs planètes environnantes », a déclaré De lors d’un point de presse. Bien sûr, les astronomes ne « voient » pas l’événement de la manière dont ce terme est généralement compris, selon De. L’étoile en question, surnommée ZTF SLRN-2020, est à 10 000 années-lumière dans la constellation de l’Aquila, trop loin pour voir l’étoile et sa planète séparément, de sorte que les scientifiques observent en fait les effets que l’engloutissement de la planète a eu sur l’étoile dans les données au niveau du pixel.

De examinait les données du Zwicky Transit Facility (ZTF) à l’observatoire Palomar en Californie il y a environ trois ans, à la recherche de l’éclaircissement révélateur (par un facteur de quelques milliers de fois au cours d’une semaine) qui marque une nova. De telles explosions se produisent lorsqu’une naine blanche vole de la matière à une étoile compagne. De a repéré une étoile s’illuminant de plusieurs centaines de fois pendant quelques semaines. Il a rapidement vérifié les observations de la même étoile prises par l’observatoire Keck à Hawaï. Mais le spectre a révélé que la composition et la température du gaz entourant cette étoile n’avaient rien à voir avec une nova. « Cette source semblait être entourée d’un tas de gaz froid », a déclaré De. « Nous voyions des signes de molécules qui ne peuvent exister qu’à des températures froides. »

La meilleure façon de mieux voir le gaz froid était de voir le système dans le spectre infrarouge, alors De s’est tourné vers les données d’observation de la caméra infrarouge de l’Observatoire Palomar, ainsi que les données d’archives collectées par le télescope NEOWISE de la NASA, qui image la nuit. ciel dans l’infrarouge tous les six mois. Ces données ont montré que même après la disparition de la lumière optique, il y avait toujours une forte lueur infrarouge de toute cette poussière froide. Neuf mois avant l’éclaircissement, NEOWISE avait capté une lueur infrarouge de la poussière dans le système. Et les données du télescope Gemini Sud ont fourni des observations à haute résolution permettant De et al. pour localiser l’emplacement de l’explosion, ainsi que des mesures de la luminosité de l’étoile au fil du temps, sans données contaminantes provenant d’étoiles proches.

Toutes ces données ont fourni à De trois éléments de preuve clés : du gaz froid détecté lors de l’explosion, de la poussière formée après l’explosion émettant une lueur infrarouge et un éclaircissement infrarouge plusieurs mois avant l’explosion. De pensait que ce devait être la signature de la fusion de deux stars, mais l’événement était 100 à 1 000 fois plus faible que n’importe quelle fusion connue. Ainsi, tout ce que ZTF SLRN-2020 a avalé devait être quelque chose de mille fois moins massif que l’étoile, d’après ce que l’on sait actuellement sur la dynamique stellaire. L’objet le plus probable était une planète : une géante gazeuse de la taille de Jupiter.