À l'aide du très grand télescope (VLT) de l'Observatoire européen austral, les astronomes ont découvert l'absence d'étoile massive instable dans une galaxie naine. Les scientifiques pensent que cela pourrait indiquer que l'étoile est devenue moins brillante et partiellement obscurcie par la poussière. Une autre explication est que l'étoile s'est effondrée dans un trou noir sans produire de supernova. "Si vrai, " déclare le chef d'équipe et doctorant Andrew Allan du Trinity College de Dublin, Irlande, "Ce serait la première détection directe d'une étoile aussi monstre finissant sa vie de cette manière."

Entre 2001 et 2011, diverses équipes d'astronomes ont étudié la mystérieuse étoile massive, situé dans la galaxie naine Kinman, et leurs observations ont indiqué qu'il était à un stade avancé de son évolution. Allan et ses collaborateurs en Irlande, Le Chili et les États-Unis voulaient en savoir plus sur la façon dont les étoiles très massives finissent leur vie, et l'objet dans le Kinman Dwarf semblait être la cible parfaite. Mais quand ils ont pointé le VLT de l'ESO vers la galaxie lointaine en 2019, ils ne pouvaient plus trouver les signatures révélatrices de la star. "Au lieu, nous avons été surpris de découvrir que l'étoile avait disparu !" dit Allan, qui a dirigé une étude sur l'étoile publiée aujourd'hui dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society .

Situé à quelque 75 millions d'années-lumière dans la constellation du Verseau, la galaxie naine de Kinman est trop éloignée pour que les astronomes puissent voir ses étoiles individuelles, mais ils peuvent détecter les signatures de certains d'entre eux. De 2001 à 2011, la lumière de la galaxie a toujours montré qu'elle abritait une étoile « variable bleue lumineuse » environ 2,5 millions de fois plus brillante que le Soleil. Les étoiles de ce type sont instables, montrant des changements dramatiques occasionnels dans leurs spectres et leur luminosité. Même avec ces changements, les variables bleues lumineuses laissent des traces spécifiques que les scientifiques peuvent identifier, mais ils étaient absents des données recueillies par l'équipe en 2019, les laissant se demander ce qui était arrivé à la star. "Il serait très inhabituel qu'une étoile aussi massive disparaisse sans produire une explosion de supernova brillante, " dit Alain.

Le groupe a tourné pour la première fois l'instrument ESPRESSO vers l'étoile en août 2019, en utilisant simultanément les quatre télescopes de 8 mètres du VLT. Mais ils n'ont pas pu trouver les signes qui indiquaient auparavant la présence de l'étoile lumineuse. Quelques mois après, le groupe a essayé l'instrument X-shooter, également sur le VLT de l'ESO, et de nouveau n'a trouvé aucune trace de l'étoile.

"Nous avons peut-être détecté l'une des étoiles les plus massives de l'Univers local qui s'enfonce doucement dans la nuit, " dit Jose Groh, membre de l'équipe, également du Trinity College de Dublin. "Notre découverte n'aurait pas été faite sans l'utilisation des puissants télescopes de 8 mètres de l'ESO, leur instrumentation unique, et l'accès rapide à ces capacités suite au récent accord de l'Irlande pour rejoindre l'ESO. » L'Irlande est devenue un État membre de l'ESO en septembre 2018.

L'équipe s'est ensuite tournée vers des données plus anciennes collectées à l'aide de X-shooter et de l'instrument UVES sur le VLT de l'ESO, situé dans le désert chilien d'Atacama, et des télescopes ailleurs." L'ESO Science Archive Facility nous a permis de trouver et d'utiliser les données du même objet obtenues en 2002 et 2009, " dit Andrea Mehner, un astronome de l'ESO au Chili qui a participé à l'étude. "La comparaison des spectres UVES haute résolution de 2002 avec nos observations obtenues en 2019 avec le tout dernier spectrographe haute résolution ESPRESSO de l'ESO a été particulièrement révélatrice, à la fois d'un point de vue astronomique et d'un point de vue de l'instrumentation."

Les anciennes données indiquaient que l'étoile du nain Kinman aurait pu subir une forte période d'explosion qui s'est probablement terminée quelque temps après 2011. Les étoiles variables bleues lumineuses comme celle-ci sont sujettes à des explosions géantes au cours de leur vie, provoquant un pic du taux de perte de masse des étoiles et une augmentation spectaculaire de leur luminosité.

Sur la base de leurs observations et modèles, les astronomes ont suggéré deux explications à la disparition de l'étoile et à l'absence de supernova, liés à cette éventuelle explosion. L'explosion peut avoir entraîné la transformation de la variable bleue lumineuse en une étoile moins lumineuse, qui pourrait aussi être en partie caché par la poussière. Alternativement, l'équipe dit que l'étoile s'est peut-être effondrée dans un trou noir, sans produire d'explosion de supernova. Ce serait un événement rare :notre compréhension actuelle de la façon dont les étoiles massives meurent indique que la plupart d'entre elles finissent leur vie dans une supernova.

De futures études sont nécessaires pour confirmer le sort réservé à cette étoile. Début des opérations prévu en 2025, L'Extremely Large Telescope (ELT) de l'ESO sera capable de détecter des étoiles dans des galaxies lointaines telles que la naine de Kinman, aider à résoudre des mystères cosmiques comme celui-ci.