Le soleil est la seule étoile de notre système. Mais de nombreux points lumineux de notre ciel nocturne ne sont pas aussi solitaires. Selon certaines estimations, plus des trois quarts de toutes les étoiles existent sous forme binaire - avec un seul compagnon - ou dans des relations encore plus complexes. Les étoiles rapprochées peuvent avoir des impacts dramatiques sur leurs voisines. Ils peuvent séparer les matériaux les uns des autres, fusionner ou tordre les mouvements des uns et des autres à travers le cosmos.

Et parfois, ces changements se déroulent sur quelques générations.

C'est ce qu'une équipe d'astronomes de l'Université de Washington, Western Washington University et l'Université de Californie, Irvine a découvert quand ils ont analysé plus de 125 ans d'observations astronomiques d'un binaire stellaire voisin appelé HS Hydra. Ce système est ce qu'on appelle un binaire à éclipse :de la Terre, les deux étoiles semblent passer l'une sur l'autre ou s'éclipser en orbite autour d'un centre de gravité commun. Les éclipses font baisser périodiquement la quantité de lumière émise par le binaire.

Le 11 janvier lors de la 237e réunion de l'American Astronomical Society, l'équipe a rapporté plus d'un siècle de changements dans les éclipses des étoiles dans HS Hydra. Les deux étoiles ont commencé à s'éclipser en petites quantités il y a environ un siècle, passant à des éclipses presque complètes dans les années 1960. Le degré d'éclipse a ensuite chuté en un demi-siècle seulement, et cessera vers février 2021.

"Il existe un dossier historique d'observations de HS Hydra qui couvre essentiellement l'astronomie moderne, en commençant par les plaques photographiques de la fin du XIXe siècle jusqu'aux images satellites prises en 2019. En plongeant dans ces dossiers, nous avons documenté la montée et la chute complète de ce type rare de binaire à éclipse, " a déclaré le chef d'équipe James Davenport, professeur adjoint de recherche en astronomie à l'UW et directeur associé de l'Institut DIRAC de l'UW.

Les éclipses des deux étoiles qui composent HS Hydra sont en train de changer parce qu'un autre corps, probablement un troisième, étoile compagne non observée - change l'orientation du binaire par rapport à la Terre. Des systèmes comme celui-ci, appelés binaires évolutifs à éclipse, sont rares, avec seulement une douzaine de connus à ce jour, selon Davenport. L'identification de ce type de binaire nécessite de multiples observations pour rechercher des changements à long terme dans le degré de gradation, ce qui indiquerait que l'orientation du binaire change avec le temps.

HS Hydra a un tel record d'observation parce que, à 342 années-lumière, c'est un système relativement proche et lumineux et les deux étoiles orbitent l'une autour de l'autre tous les 1,5 jours. Les scientifiques ont signalé pour la première fois que HS Hydra était un binaire à éclipse en 1965. Dans un article de 2012, des astronomes basés en Suisse et en République tchèque ont signalé que la quantité de gradation de HS Hydra a diminué de 1975 à 2008, indiquant que les deux étoiles éclipsaient des portions de plus en plus petites l'une de l'autre au fil du temps. Cette équipe a également prédit que les éclipses prendraient fin vers 2022.

Davenport et son équipe se sont enregistrés sur HS Hydra à l'aide d'observations du système en 2019 par le satellite Transiting Exoplanet Survey de la NASA, ou TESS. Ils n'ont vu qu'une chute de lumière d'une magnitude de 0,0075 du HS Hydra, signe que les deux étoiles se couvraient à peine lors des éclipses. En comparaison, les éclipses de 1975 ont vu une chute de plus de 0,5 magnitude.

« Il y a cinquante ans, ces deux étoiles s'éclipsaient presque complètement. Au début du XXIe siècle, le degré d'éclipse était d'environ 10%, et dans les observations les plus récentes de 2019, ils se chevauchaient à peine, " a déclaré Davenport.

Avec ces nouvelles données, l'équipe prédit maintenant que les éclipses de HS Hydra cesseront vers février 2021.

Les observations des années 1960 à 2019 cataloguent le déclin de HS Hydra comme un binaire à éclipse en évolution. Mais Davenport et son équipe ont également découvert des preuves de son ascension. L'accès numérique à un siècle du ciel à Harvard, ou DASCH, est un catalogue numérique de données photométriques provenant de plus d'un siècle de plaques astro-photographiques de l'Université Harvard. L'équipe a extrait cet enregistrement et a trouvé des observations de HS Hydra de 1893 à 1955 qu'elle a pu analyser pour rechercher des signes d'obscurcissement.

Les chercheurs ont ventilé les observations DASCH de HS Hydra par décennie. De la fin du XIXe siècle aux années folles, HS Hydra n'a montré aucune gradation mesurable. Mais les choses ont commencé à changer dans les années 1930, where they measured a modest 0.1-magnitude drop in brightness. The degree of dimming rose through the 1940s and peaked in the 1950s with a 0.5-magnitude drop in brightness.

Based off this 126-year history of HS Hydra observations, the team predicts that the system will start eclipsing again around the year 2195. But, that assumes that the third companion—which other teams have predicted is a small, dim M-dwarf star—continues to behave as it has to date.

"We won't know for sure unless we keep looking, " said Davenport. "The best we can say right now is that HS Hydra has been changing constantly over the course of modern astronomy."

Missions like TESS will likely identify more evolving eclipsing binaries in the coming years. This should open new opportunities for astronomers to understand how star systems are built, as well as how they change over time—whether they are busy, dynamic systems like HS Hydra, or more quiet systems, like ours.