Des chercheurs de l'Université de Notre Dame ont identifié la première hélice magnétique à éclipse dans un système d'étoiles variables cataclysmique, selon les recherches à venir dans le Journal d'astrophysique .

Le système stellaire, dénommé J0240, n'est que le deuxième du genre enregistré. Il a été identifié en 2020 comme une variable cataclysmique inhabituelle - un système binaire composé d'une étoile naine blanche et d'une étoile rouge donatrice de masse. Normalement, l'étoile naine blanche compacte recueille le gaz donné et grandit en masse. En J0240, cependant, la rotation rapide, naine blanche magnétique rejette le gaz du donneur et le propulse hors du système binaire.

"Il faut un nain en rotation rapide avec un champ magnétique puissant pour créer une hélice, " a déclaré Peter Garnavich, professeur d'astrophysique et de physique cosmologique et président du département de physique de Notre-Dame, et auteur principal de l'étude qui a présenté des preuves du système d'hélice. "Normalement, le gaz provenant de l'étoile donneuse atterrira sur la naine blanche. C'est aussi commun que le sable sur une plage. Mais dans une hélice magnétique, le gaz est éjecté du binaire dans un large motif en spirale, comme un arroseur de pelouse arrosant votre jardin. "

Les naines blanches sont les restes denses d'étoiles de faible masse comme notre soleil, qui, selon les scientifiques, évoluera en une naine blanche dans cinq milliards d'années environ. Sans étoile compagne, cependant, le soleil ne fera jamais partie d'un système variable cataclysmique.

La seule autre variable cataclysmique similaire à J0240 est AE Aquarii, un système d'étoiles binaires connu depuis les années 1950 et considéré comme également un système d'hélices magnétiques. Inversement, J0240 est observé près du plan orbital binaire, ce qui signifie que le gaz éjecté du système est vu silhouetté contre la lumière des étoiles. C'est la première preuve directe qu'une hélice magnétique éjecte le gaz donné par l'étoile rouge.

"Ce qui est unique avec le système, c'est que nous pouvons voir des gouttes de gaz lorsqu'elles sont éjectées par l'hélice, " a déclaré Garnavich. " Ce gaz bloque une partie de la lumière des deux étoiles et nous pouvons directement voir cette absorption dans nos données. "

L'équipe de Garnavich a commencé ses observations au Grand télescope binoculaire à Safford, Arizona, où les chercheurs ont pu enregistrer l'apparition d'éruptions et d'éclipses illustrant la rotation rapide de l'étoile naine blanche, et l'attraction du champ magnétique, qui expulse les gaz entrants qui seraient autrement ajoutés à l'étoile, mais crée à la place une spirale de gaz qui s'éloigne des deux étoiles.

"Plus nous observions l'étoile, plus c'était excitant, " a déclaré Garnavich. L'équipe a recueilli des observations en septembre, Octobre et novembre 2020. Les données recueillies en septembre ont capturé la première moitié de l'orbite de J0240. En octobre, l'équipe a remporté la seconde mi-temps.

"Les fusées éclairantes que nous voyons sont des mini-explosions qui dégagent du gaz à 6 millions de miles par heure, ou 1% de la vitesse de la lumière, " il a dit.

Le torchage disparaît lorsque le compagnon rouge gêne lors d'une éclipse. Depuis le moment des éclipses, l'équipe a pu localiser l'emplacement des fusées éclairantes. "Le torchage vient de très près du compagnon compact, probablement du coup que le gaz reçoit à l'approche du champ magnétique en rotation rapide, " a déclaré Garnavich.

Garnavich espère en apprendre beaucoup plus sur le binaire J0240 à partir d'observations ultérieures. L'une des grandes inconnues est la période de rotation des naines blanches, que l'équipe n'a pas pu détecter. "L'énergie de l'hélice vient de la naine blanche en rotation, nous nous attendons donc à ce que la vitesse de rotation ralentisse avec le temps. Quand il descend, l'hélice s'arrêtera et le système ressemblera à une variable cataclysmique ordinaire, " dit Garnavitch.

"La plus grande question est de savoir exactement comment entrer dans cet état, " a-t-il dit. " C'est une phase de très courte durée où vous avez une naine blanche magnétique qui tourne aussi vite qu'elle peut tourner sans réellement s'envoler. Tourner si vite avec un champ magnétique puissant, on dirait que cela ne peut pas être une simple coïncidence."