Les astronomes ont fait l'observation rare de deux étoiles en spirale vers leur perte en repérant les signes révélateurs d'une étoile en forme de larme.

La forme tragique est causée par une naine blanche massive à proximité déformant l'étoile avec sa gravité intense, qui sera également le catalyseur d'une éventuelle supernova qui consommera les deux. Trouvé par une équipe internationale d'astronomes et d'astrophysiciens dirigée par l'Université de Warwick, c'est l'un des très rares systèmes stellaires découverts qui verra un jour une étoile naine blanche rallumer son noyau.

De nouvelles recherches publiées par l'équipe aujourd'hui dans Astronomie de la nature confirme que les deux étoiles sont aux premiers stades d'une spirale qui se terminera probablement par une supernova de type Ia, un type qui aide les astronomes à déterminer à quelle vitesse l'univers s'étend.

Cette recherche a reçu un financement de la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Fondation allemande pour la recherche) et le Conseil des installations scientifiques et technologiques, partie de la recherche et de l'innovation du Royaume-Uni.

HD265435 est situé à environ 1, 500 années-lumière et comprend une étoile naine chaude et une étoile naine blanche en orbite étroite l'une autour de l'autre à une vitesse d'environ 100 minutes. Les naines blanches sont des étoiles « mortes » qui ont épuisé tout leur carburant et se sont effondrées sur elles-mêmes, ce qui les rend petits mais extrêmement denses.

On pense généralement qu'une supernova de type Ia se produit lorsque le noyau d'une étoile naine blanche se rallume, conduisant à une explosion thermonucléaire. Il existe deux scénarios où cela peut se produire. En premier, la naine blanche gagne suffisamment de masse pour atteindre 1,4 fois la masse de notre Soleil, connue sous le nom de limite de Chandrasekhar. HD265435 s'inscrit dans le deuxième scénario, dans laquelle la masse totale d'un système stellaire proche d'étoiles multiples est proche ou supérieure à cette limite. Seule une poignée d'autres systèmes stellaires ont été découverts qui atteindront ce seuil et donneront lieu à une supernova de type Ia.

Auteur principal, le Dr Ingrid Pelisoli du département de physique de l'Université de Warwick, et anciennement affilié à l'Université de Potsdam, explique :« Nous ne savons pas exactement comment ces supernovae explosent, mais nous savons que cela doit arriver parce que nous le voyons se produire ailleurs dans l'univers.

"Une façon est si la naine blanche accumule suffisamment de masse de la sous-naine chaude, alors que les deux sont en orbite et se rapprochent, la matière commencera à s'échapper de la naine chaude et tombera sur la naine blanche. Une autre façon est que parce qu'ils perdent de l'énergie à cause des émissions d'ondes gravitationnelles, ils se rapprocheront jusqu'à ce qu'ils fusionnent. Une fois que la naine blanche gagne suffisamment de masse avec l'une ou l'autre méthode, il deviendra supernova."

En utilisant les données du Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA, l'équipe a pu observer le nain chaud, mais pas la naine blanche car la sous-naine chaude est beaucoup plus lumineuse. Cependant, cette luminosité varie au fil du temps, ce qui suggère que l'étoile était déformée en forme de larme par un objet massif à proximité. En utilisant les mesures de vitesse radiale et de vitesse de rotation de l'observatoire Palomar et de l'observatoire W. M. Keck, et en modélisant l'effet de l'objet massif sur le nain chaud, les astronomes pourraient confirmer que la naine blanche cachée est aussi lourde que notre Soleil, mais juste légèrement plus petit que le rayon de la Terre.

Combiné avec la masse du nain chaud, soit un peu plus de 0,6 fois la masse de notre Soleil, les deux étoiles ont la masse nécessaire pour provoquer une supernova de type Ia. Comme les deux étoiles sont déjà assez proches pour commencer à se rapprocher, la naine blanche deviendra inévitablement une supernova dans environ 70 millions d'années. Les modèles théoriques produits spécifiquement pour cette étude prédisent que la sous-naine chaude se contractera pour devenir également une étoile naine blanche avant de fusionner avec sa compagne.

Les supernovae de type Ia sont importantes pour la cosmologie en tant que « bougies standard ». Leur luminosité est constante et d'un type de lumière spécifique, ce qui signifie que les astronomes peuvent comparer quelle luminosité ils devraient être avec ce que nous observons sur Terre, et à partir de ce travail, déterminez leur distance avec un bon degré de précision. En observant des supernovae dans des galaxies lointaines, les astronomes combinent ce qu'ils savent de la vitesse à laquelle cette galaxie se déplace avec notre distance de la supernova et calculent l'expansion de l'univers.

Le Dr Pelisoli ajoute :« Plus nous comprenons le fonctionnement des supernovae, mieux nous pouvons calibrer nos bougies standard. C'est très important en ce moment car il y a un décalage entre ce que nous obtenons de ce genre de bougie standard, et ce que nous obtenons par d'autres méthodes.

"Plus nous comprenons comment les supernovae se forment, mieux nous pourrons comprendre si cet écart que nous observons est dû à une nouvelle physique que nous ignorons et ne prenons pas en compte, ou simplement parce que nous sous-estimons les incertitudes de ces distances.

"Il existe un autre écart entre le taux de supernovae galactique estimé et observé, et le nombre de géniteurs que nous voyons. Nous pouvons estimer combien de supernovae vont être dans notre galaxie en observant de nombreuses galaxies, ou à travers ce que nous savons de l'évolution stellaire, et ce nombre est cohérent. Mais si nous cherchons des objets qui peuvent devenir des supernovae, nous n'en avons pas assez. Cette découverte a été très utile pour estimer ce que les binaires naines chaudes et naines blanches peuvent apporter. ça n'a pas l'air d'être encore beaucoup, aucun des canaux que nous avons observés ne semble suffire."