Les astronomes ont peint leur meilleure image à ce jour d'une variable RV Tauri, un type rare de binaire stellaire où deux étoiles - l'une approchant de la fin de sa vie - orbitent dans un disque tentaculaire de poussière. Leur ensemble de données de 130 ans couvre la plus large gamme de lumière jamais collectée pour l'un de ces systèmes, de la radio aux rayons X.

"Il n'y a qu'environ 300 variables RV Tauri connues dans la galaxie de la Voie Lactée, " a déclaré Laura Vega, un récent titulaire d'un doctorat à l'Université Vanderbilt à Nashville, Tennessee. "Nous avons concentré notre étude sur le deuxième plus brillant, nommé U Monocerotis, qui est maintenant le premier de ces systèmes à partir duquel des rayons X ont été détectés."

Un article décrivant les résultats, dirigé par Véga, a été publié dans Le Journal d'Astrophysique .

Le système, appelé U Mon pour faire court, se situe autour de 3, 600 années-lumière dans la constellation du Monoceros. Ses deux étoiles s'entourent environ tous les six ans et demi sur une orbite inclinée d'environ 75 degrés de notre point de vue.

L'étoile principale, une supergéante jaune âgée, a environ deux fois la masse du Soleil mais a gonflé à 100 fois la taille du Soleil. Un bras de fer entre la pression et la température dans son atmosphère l'amène à se dilater et à se contracter régulièrement, et ces pulsations créent des changements de luminosité prévisibles avec une alternance de creux profonds et peu profonds de la lumière, une caractéristique des systèmes RV Tauri. Les scientifiques en savent moins sur l'étoile compagne, mais ils pensent qu'il est de masse similaire et beaucoup plus jeune que le primaire.

Le disque froid autour des deux étoiles est composé de gaz et de poussières éjectés par l'étoile primaire au cours de son évolution. En utilisant les observations radio du Submillimeter Array sur Maunakea, Hawaii, L'équipe de Vega a estimé que le disque mesure environ 81 milliards de miles (82 milliards de kilomètres) de diamètre. Les orbites binaires à l'intérieur d'un espace central que les scientifiques pensent être comparable à la distance entre les deux étoiles à leur séparation maximale, quand ils sont distants d'environ 540 millions de miles (870 millions de kilomètres).

Quand les étoiles sont les plus éloignées les unes des autres, ils sont à peu près alignés avec notre ligne de mire. Le disque obscurcit partiellement le primaire et crée une autre fluctuation prévisible dans la lumière du système. Vega et ses collègues pensent que c'est quand une ou les deux étoiles interagissent avec le bord intérieur du disque, siphonner les flux de gaz et de poussière. Ils suggèrent que l'étoile compagnon canalise le gaz dans son propre disque, qui se réchauffe et génère une sortie de gaz émettant des rayons X. Ce modèle pourrait expliquer les rayons X détectés en 2016 par le satellite XMM-Newton de l'Agence spatiale européenne.

"Les observations XMM font de U Mon la première variable RV Tauri détectée dans les rayons X, " a déclaré Kim Weaver, le scientifique du projet américain XMM et un astrophysicien au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. "C'est passionnant de voir des mesures multi-longueurs d'onde au sol et dans l'espace se réunir pour nous donner de nouvelles perspectives sur un système étudié de longue date."

Dans leur analyse de U Mon, L'équipe de Vega a également intégré 130 ans d'observations de la lumière visible.

La première mesure disponible du système, collecté le 25 décembre, 1888, provenaient des archives de l'American Association of Variable Star Observers (AAVSO), un réseau international d'astronomes amateurs et professionnels dont le siège est à Cambridge, Massachusetts. L'AAVSO a fourni des mesures historiques supplémentaires allant du milieu des années 40 à nos jours.

Les chercheurs ont également utilisé des images archivées cataloguées par le Digital Access to a Sky Century @ Harvard (DASCH), un programme du Harvard College Observatory à Cambridge consacré à la numérisation d'images astronomiques à partir de plaques photographiques en verre réalisées par des télescopes au sol entre les années 1880 et les années 1990.

La lumière de U Mon varie à la fois parce que l'étoile primaire vibre et parce que le disque l'obscurcit partiellement tous les 6,5 ans environ. Les données combinées AAVSO et DASCH ont permis à Vega et à ses collègues de repérer un cycle encore plus long, où la luminosité du système augmente et diminue environ tous les 60 ans. Ils pensent à une déformation ou à un bloc dans le disque, situé à peu près aussi loin du binaire que Neptune est du Soleil, provoque cette variation supplémentaire en orbite.

Vega a terminé son analyse du système U Mon en tant que chercheur prédoctoral Harriett G. Jenkins de la NASA, un programme financé par le projet de recherche et d'éducation de l'université minoritaire de l'Office of STEM Engagement de la NASA.

« Pour sa thèse de doctorat, Laura a utilisé cet ensemble de données historiques pour détecter une caractéristique qui n'apparaîtrait autrement qu'une seule fois dans la carrière d'un astronome, " a déclaré le co-auteur Rodolfo Montez Jr., un astrophysicien au Centre d'Astrophysique | Harvard et Smithsonian, aussi à Cambridge. "C'est un témoignage de la façon dont notre connaissance de l'univers se construit au fil du temps."

Co-auteur Keivan Stassun, un expert en formation d'étoiles et directeur de doctorat de Vega à Vanderbilt, note que ce système évolué a de nombreuses fonctionnalités et comportements en commun avec les binaires nouvellement formés. Les deux sont noyés dans des disques de gaz et de poussière, extraire du matériel de ces disques, et produire des sorties de gaz. Et dans les deux cas, les disques peuvent former des chaînes ou des touffes. Dans les jeunes binaires, ceux-ci pourraient signaler les débuts de la formation de la planète.

"Nous avons encore des questions sur la fonctionnalité du disque de U Mon, qui peut être répondu par de futures observations radio, " dit Stassun. " Mais sinon, beaucoup des mêmes caractéristiques sont là. C'est fascinant de voir à quel point ces deux étapes de la vie binaire se reflètent l'une l'autre."