Rendu d'artiste d'une naine brune. Elles sont plus massives et plus chaudes que les planètes mais n'ont pas la fusion nucléaire dans leur noyau comme dans les étoiles normales. Deux de ces étoiles « ratées » ont été détectées en orbite autour de l'étoile ν Ophiuchi. Ils se sont probablement formés dans le disque protoplanétaire antérieur de l'étoile. Crédit :NASA/JPL-Caltech
Les naines brunes comblent le « vide » entre les étoiles et les planètes beaucoup plus petites, deux types d'objets astronomiques très différents. Mais leur origine n'a pas encore été complètement expliquée. Les astronomes de l'université d'Heidelberg pourraient désormais répondre à cette question. Ils ont découvert que l'étoile ν Ophiuchi dans la Voie lactée est en orbite autour de deux naines brunes, qui, selon toute probabilité, s'est formé avec l'étoile à partir d'un disque de gaz et de poussière, tout comme les planètes. Les résultats de la recherche ont été publiés dans Astronomie &Astrophysique .
Les naines brunes sont en orbite autour d'une étoile ou voyagent seules dans la vaste étendue de la Voie lactée. Leur masse - ils sont au moins 13 fois plus lourds que la planète Jupiter - est suffisante pour générer, au moins temporairement, l'énergie dans leur cœur par fusion nucléaire. Ils ne sont pas suffisamment massifs, cependant, pour enflammer l'hydrogène dans leurs noyaux et ainsi créer leur propre lumière. La chaleur qu'ils continuent à émettre après leur formation permet aux astronomes de les localiser. On estime que jusqu'à 100 milliards de naines brunes ont élu domicile dans la Voie lactée. Pourtant, on ne sait pas encore comment elles se forment, s'il s'agit d'étoiles « ratées » ou peut-être même de super-planètes.
Les récentes découvertes faites au Centre d'Astronomie de l'Université de Heidelberg (ZAH) pourraient apporter une réponse. Le professeur Andreas Quirrenbach et son équipe de l'Observatoire d'État de Königstuhl de la ZAH ont analysé les variations de vitesse radiale de l'étoile Ophiuchi. À l'aide de télescopes aux États-Unis et au Japon, les astronomes de Heidelberg et d'autres ont mesuré la vitesse de l'étoile pendant 11 ans. L'étoile a une masse légèrement supérieure à deux fois et demie celle du Soleil, et est situé à environ 150 années-lumière de la Terre dans la constellation d'Ophiuchus.
Variations périodiques de la vitesse radiale de Ophiuchi sur une période d'une dizaine d'années causées par deux naines brunes en circulation. Le bleu, les points de données verts et rouges proviennent de télescopes en Californie, Japon et Chili. Le mouvement régulier au rythme d'environ 530 jours est causé par la naine brune intérieure. À la troisième et à la neuvième fois, une vitesse particulièrement élevée est atteinte - cela indique l'existence de la naine brune extérieure, qui a exactement six fois le temps de circulation. Crédit :A. Quirrenbach (ZAH/LSW) et T. Trifonov (MPIA)
L'équipe de Heidelberg a remarqué un certain motif dans les mesures, similaires à celles causées par des planètes en orbite ou des étoiles binaires, ce qui n'a généralement rien d'extraordinaire. Mais dans ce cas, une analyse approfondie des données a révélé quelque chose d'extraordinaire :apparemment, ν Ophiuchi est en orbite autour de deux naines brunes avec une période orbitale d'environ 530 et 3, 185 jours, ce qui les met dans une configuration de résonance 6:1. Donc, la naine brune la plus proche de ν Ophiuchi orbite exactement six fois autour de son étoile tandis que l'autre, la naine brune plus éloignée ne complète qu'une seule orbite.
Cette découverte apporte un éclairage totalement nouveau sur l'évolution des naines brunes. Se développent-elles exclusivement comme des étoiles normales dans les nuages interstellaires, ou peuvent-ils également se former dans le soi-disant disque protoplanétaire de gaz et de poussière qui entoure l'étoile mère au début de sa formation ? "La résonance 6:1 est une indication forte pour ce dernier scénario, " explique le professeur Quirrenbach. " Ce n'est qu'alors que les orbites des naines brunes nouvellement développées pourraient s'adapter à une résonance stable sur des millions d'années. "
C'est ce que suggèrent les analyses dynamiques approfondies des configurations possibles du système Ophiuchi, rapporte le chercheur. Ce système superplanétaire est le premier du genre ainsi que le premier signe certain que des naines brunes peuvent se former dans un disque protoplanétaire, Le Pr Quirrenbach souligne. Le chercheur et son équipe espèrent d'autres découvertes de ce type qui pourraient un jour leur permettre de clarifier combien d'étoiles « ratées » sont en réalité des frères et sœurs plus massifs de Jupiter et de Saturne.
