Un groupe d'astronomes brésiliens a observé une paire d'objets célestes rarement vus dans la Voie lactée :une naine blanche de très faible masse et une naine brune.

Une naine blanche est le point final de l'évolution d'une étoile de masse intermédiaire ou faible, avec une masse comprise entre 0,5 et 8 fois celle de notre soleil. Une naine brune est un objet substellaire de masse intermédiaire entre celles d'une étoile et d'une planète.

En analysant de plus près le système binaire, ils ont découvert quelque chose d'encore plus inhabituel :la naine brune a épuisé prématurément la naine blanche en éliminant sa matière.

Les constats, réalisée entre 2005 et 2013 à l'Observatoire Pico dos Dias à Brazópolis, Minas Gerais, et dans la base de données publique du télescope William Herschel aux Canaries, sont décrits dans un article publié dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society .

« Ce type de binaire de faible masse est relativement rare. Seules quelques dizaines ont été observées à ce jour, " a déclaré Leonardo Andrade de Almeida, stagiaire postdoctoral à l'Institut d'astronomie de l'Université de São Paulo, Géophysique et sciences de l'atmosphère (IAG-USP) et premier auteur de l'étude.

Le binaire est situé dans la constellation de Persée, Almeida a déclaré à Agência FAPESP. Sa masse est très faible – la moins massive de cette classe jamais identifiée. Almeida a mené l'étude en collaboration avec des collègues de l'Institut national de recherche spatiale (INPE) et de l'Université de Feira de Santana (UEFS) à Bahia. Il est boursier de la FAPESP pour une étude supervisée par le professeur Augusto Damineli.

La masse de la naine blanche est comprise entre deux et trois dixièmes de la masse du soleil. Sa température de surface est de 28, 500 Kelvin (K). La masse de la naine brune est environ 34 à 46 fois celle de Jupiter, la plus grande planète du système solaire.

La naine blanche était autrefois une étoile normale. Étant plus massif que son compagnon, ça a évolué plus vite, créant un noyau d'hélium en brûlant de l'hydrogène. Compte tenu de la vitesse à laquelle il a brûlé l'hydrogène dans la couche qui entourait le noyau d'hélium, il était en passe de devenir une géante rouge, le destin habituel des étoiles semblables au soleil, et son rayon peut avoir dépassé 150 millions de km, la distance de la Terre au soleil.

Avec cette énorme quantité d'énergie, il a commencé à interagir gravitationnellement et à transférer de la masse à son compagnon. "Ce transfert de masse de l'étoile la plus massive, l'objet principal, à son compagnon, qui est l'objet secondaire, était extrêmement violent et instable, et ça a duré peu de temps, " expliqua Almeida.

L'objet secondaire a été attiré et englouti par l'atmosphère de l'objet primaire, appelé son enveloppe, où l'objet secondaire a commencé à orbiter. Au cours de ce processus d'attraction, l'objet secondaire a perdu son moment angulaire orbital (translation rapide de son centre de masse) en raison de la collision et du frottement avec l'enveloppe de l'objet primaire, convertie en énergie cinétique pour l'enveloppe.

Lorsque l'énergie transférée par l'objet secondaire a atteint un point où elle a dépassé la force gravitationnelle qui maintenait l'enveloppe ancrée au noyau de l'objet primaire, une énorme éjection de matière du système s'est produite, dépouiller l'objet principal jusqu'à son noyau d'hélium exposé.

Parce que la matière éjectée correspondait à une grande proportion de la masse de l'objet principal, il a été déclaré mort prématurément. Il était incapable de brûler plus d'hélium central et de générer sa propre lumière. Par conséquent, c'est devenu une naine blanche, expliqua Almeida.

"L'objet secondaire, qui est maintenant une naine brune, doit aussi avoir acquis de la matière lorsqu'il partage son enveloppe avec l'objet primaire, mais pas assez pour devenir une nouvelle star, " il a dit.

Origine des objets

Selon Almeida, la découverte de ce système binaire, comprenant un objet avec un noyau exposé en orbite autour d'un objet froid avec une courte période orbitale d'environ trois heures, peut contribuer à une meilleure compréhension de la création de chaleur, des objets compacts comme des naines blanches de faible masse, qui ont été découverts relativement récemment.

Cette classe d'objets morts ne peut être formée que dans des systèmes binaires, compte tenu de l'âge de l'Univers. "Les systèmes binaires offrent un moyen direct de mesurer le paramètre principal d'une étoile, quelle est sa masse, " a déclaré Almeida.

Environ 50 % des étoiles de faible masse de la Voie lactée sont des systèmes binaires. Parmi les étoiles massives, la proportion est presque de 100 pour cent, et 75 % interagiront d'une manière ou d'une autre, comme l'échange de matière, accélérer la rotation des composants, et les fusions. "C'est pourquoi les systèmes binaires sont cruciaux pour notre compréhension du cycle de vie des étoiles, " a déclaré Almeida.