L'illustration est une vue d'artiste de l'un des télescopes SPECULOOS, avec la naine brune binaire à éclipse dans le ciel. Le troisième point rouge, est une troisième naine brune à proximité, qui fait également partie du même système. Le livre sur le côté montre les données qui ont conduit à la découverte. Sur la page de gauche se trouve l'éclipse capturée par SPECULOOS tandis que la page de droite montre les données de Keck et du VLT. Crédit :Université de Birmingham / Amanda J. Smith.
Des astronomes travaillant sur les résultats de la «première lumière» d'un télescope récemment mis en service au Chili ont fait une découverte fortuite qui a conduit à l'identification d'un rare système de naines brunes binaires à éclipse.
La découverte, publié aujourd'hui dans Astronomie de la nature , était dirigée par une équipe internationale de chercheurs, dont des scientifiques de l'Université de Birmingham, travaillant sur le projet SPECULOOS (Search for habitable Planets EClipsing ULtra-cOOl Stars). SPECULOOS implique l'Université de Birmingham en collaboration avec l'Université de Liège, l'Université de Cambridge, l'Université de Berne, l'Institut d'Astrophysique des Canaries, le Massachusetts Institute of Technology, et d'autres institutions partenaires.
La mission de SPECULOOS est d'enquêter sur les planètes entourant des naines ultra-froides, une catégorie qui comprend les plus petites étoiles qui existent, ainsi que des objets appelés « naines brunes ». Les naines brunes sont des objets « sous-stellaires », ce qui signifie qu'ils ont moins de masse qu'une étoile mais plus qu'une planète. Les naines brunes sont incapables de maintenir la fusion de l'hydrogène en hélium, un processus qui alimente la lumière des étoiles normales comme le Soleil.
Les astronomes prédisent que ces naines ultra-froides devraient héberger de grandes populations de proches, planètes rocheuses potentiellement habitables, offrant une multitude d'opportunités d'explorer une diversité d'atmosphères et de climats. Un exemple est le système à 7 planètes TRAPPIST-1, qui a été découvert par des membres de la même équipe.
Peu après la construction des premiers télescopes SPECULOOS, et lors des tests d'observations, l'équipe a ciblé la naine brune connue 2MASSW J1510478-281817, depuis rebaptisé 2M1510, dans la constellation de la Balance. Les observations de SPECULOOS ont capté un signal distinct qui a conduit les chercheurs à supposer que 2M1510 pourraient être deux naines brunes au lieu d'une, en orbite l'une autour de l'autre.
Dr Michaël Gillon, Chercheur principal du projet SPECULOOS, a déclaré :« Parmi les premières observations de test que nous avons effectuées, nous avons tourné un de nos télescopes vers une naine brune connue. Mais soudain, l'objet a semblé s'assombrir pendant environ 90 minutes, qui indiquait qu'une éclipse venait d'avoir lieu."
Artem Bourdanov, un chercheur postdoctoral du MIT a ajouté :« Nous avons rapidement réalisé que nous regardions probablement deux naines brunes à éclipse, l'un passant devant l'autre, une configuration qui est beaucoup plus rare que les systèmes planétaires."
Les chercheurs ont pu confirmer leur hypothèse en utilisant deux télescopes plus puissants, le télescope Keck de 10 m à Hawaï, et le très grand télescope de 8 m au Chili. Le VLT est basé sur le même site que les télescopes SPECULOOS utilisés pour effectuer les observations. Keck et VLT ont des spectromètres sensibles qui peuvent être utilisés pour mesurer les vitesses des objets célestes. Dans le cas du 2M1510, les astronomes ont détecté les vitesses des deux naines brunes alors qu'elles orbitent l'une autour de l'autre.
"Dès le tout premier spectre que nous avons obtenu, nous pouvions dire que nous avions fait une découverte binaire passionnante, " dit Adam Burgasser, professeur de physique à l'Université de Californie, San Diego, qui a dirigé l'analyse spectroscopique. "C'était passionnant de voir les raies d'absorption aller et venir en parfaite synchronicité, et cela nous a permis de mesurer la masse du binaire."
La détection de naines brunes à éclipse est extrêmement rare - un seul autre système de ce type a été identifié à ce jour. Ces systèmes offrent aux astronomes la possibilité de mesurer directement les rayons et les masses des naines brunes, qui sont des grandeurs fondamentales pour les modèles théoriques. 2M1510 a aussi la particularité de faire partie des très rares naines brunes à avoir un âge connu, en raison de son appartenance à un amas voisin de jeunes étoiles appelé groupe mobile Argus.
"Collecter une combinaison de masse, le rayon et l'âge sont vraiment rares pour une étoile, encore moins une naine brune, " a déclaré le Dr Amaury Triaud, de l'École de physique et d'astronomie de l'Université de Birmingham, qui était l'auteur principal de l'étude. « Habituellement, une ou plusieurs de ces mesures sont manquantes. En rassemblant tous ces éléments, nous avons pu vérifier des modèles théoriques de refroidissement des naines brunes, modèles qui ont plus de 30 ans. Nous avons trouvé que les modèles correspondent remarquablement bien aux observations, un témoignage de l'ingéniosité humaine."
