Les naines brunes sont des objets interstellaires plus grands que Jupiter mais plus petits que les étoiles de masse la plus faible. Ils naissent comme des étoiles, à partir d'un nuage de gaz et de poussière qui s'effondre, mais n'ont pas assez de masse pour soutenir la fusion de l'hydrogène comme une étoile normale.

Les astronomes utilisant Hubble confirment que les compagnons sont extrêmement rares autour des naines brunes de masse la plus faible et les plus froides. Hubble peut détecter des binaires aussi proches les uns des autres qu'une séparation de 300 millions de kilomètres, soit la séparation approximative entre notre soleil et la ceinture d'astéroïdes.

Mais ils n’ont trouvé aucune paire binaire dans un échantillon de naines brunes du voisinage solaire. Cela implique qu'une paire binaire de naines est si faiblement liée par la gravité qu'elles se séparent sur quelques centaines de millions d'années en raison de l'attraction des étoiles qui les contournent.

"Notre étude confirme que les compagnons largement séparés sont extrêmement rares parmi les naines brunes isolées les plus faibles et les plus froides, même si les naines brunes binaires sont observées à des âges plus jeunes. Cela suggère que de tels systèmes ne survivent pas dans le temps", a déclaré l'auteur principal Clémence Fontanive. de l'Institut Trottier de recherche sur les exoplanètes, Université de Montréal, Canada.

Dans une étude similaire menée par Fontanive il y a quelques années, Hubble a observé des naines brunes extrêmement jeunes, et certaines avaient des compagnes binaires, confirmant que les mécanismes de formation d'étoiles produisent effectivement des paires binaires parmi les naines brunes de faible masse. Le manque de compagnons binaires pour les naines brunes plus anciennes suggère que certaines ont peut-être commencé comme binaires mais se sont séparées au fil du temps.

Les nouvelles découvertes de Hubble, publiées dans The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , confortent en outre la théorie selon laquelle les naines brunes naissent de la même manière que les étoiles, par l'effondrement gravitationnel d'un nuage d'hydrogène moléculaire. La différence est qu'elles n'ont pas assez de masse pour soutenir la fusion nucléaire de l'hydrogène afin de générer de l'énergie, contrairement aux étoiles.

Plus de la moitié des étoiles de notre galaxie ont une étoile compagne résultant de ces processus de formation, les étoiles plus massives étant plus courantes dans les systèmes binaires. "La motivation de l'étude était vraiment de voir à quel point les tendances observées parmi plusieurs systèmes stellaires résistent à la faible masse", a déclaré Fontanive.

"Notre enquête Hubble offre une preuve directe que ces binaires que nous observons lorsqu'ils sont jeunes ont peu de chances de survivre jusqu'à un âge avancé ; ils vont probablement être perturbés. Lorsqu'ils sont jeunes, ils font partie d'un nuage moléculaire, puis, à mesure qu'elles vieillissent, le nuage se disperse. Lorsque cela se produit, les choses commencent à bouger et les étoiles se croisent. Parce que les naines brunes sont si légères, l'emprise gravitationnelle qui lie de larges paires binaires est très faible et les contourner peuvent facilement. déchirer ces binaires", a déclaré Fontanive.

L’équipe a sélectionné un échantillon de naines brunes précédemment identifiées par le Wide-Field Infrared Survey Explorer de la NASA. Il a échantillonné certaines des vieilles naines brunes les plus froides et les plus légères du voisinage solaire. Ces vieilles naines brunes sont si froides (quelques centaines de degrés de plus que Jupiter dans la plupart des cas) que leur atmosphère contient de la vapeur d'eau qui se condense.

Pour trouver les compagnons les plus cool, l'équipe a utilisé deux filtres proches infrarouges différents, un dans lequel les naines brunes froides sont brillantes et un autre couvrant des longueurs d'onde spécifiques où elles apparaissent très faibles en raison de l'absorption d'eau dans leur atmosphère.

"Il s'agit de la meilleure preuve observationnelle à ce jour que les paires de naines brunes se séparent au fil du temps", a déclaré Fontanive. "Nous n'aurions pas pu réaliser ce genre d'enquête et confirmer des modèles antérieurs sans la vision aiguisée et la sensibilité de Hubble."