Une équipe du MIT découvre une étoile qui consomme lentement une naine brune

Une étoile située à environ 300 années-lumière de la Terre attire progressivement de la matière d’une compagne naine brune, créant un processus d’alimentation durable, différent des événements d’engloutissement stellaire plus spectaculaires que les astronomes imaginent habituellement.

Le système, désigné ZTF J0440+2325, est composé d’une naine rouge et d’une naine brune qui orbitent l’une autour de l’autre toutes les 86,65 minutes. Dans une étude publiée le 5 octobre dans Nature Astronomy, une équipe internationale dirigée par des scientifiques du MIT a décrit ce système comme le premier exemple observé d’une étoile de faible masse prélevant régulièrement de la matière sur un autre objet de faible masse.

Au lieu d’avaler rapidement sa compagne, la naine rouge semble être alimentée par de la matière débordant de la naine brune. Selon les chercheurs, le transfert est suffisamment lent pour se poursuivre pendant des centaines de milliers d’années, voire potentiellement des milliards d’années.

Un rare juste milieu dans les interactions stellaires

Les systèmes planétaires sont souvent stables pendant des périodes extrêmement longues, mais les interactions rapprochées peuvent devenir destructrices lorsqu’un corps en orbite s’approche trop de son étoile hôte. Dans certains cas, la gravité attire la compagne vers l’intérieur jusqu’à ce qu’elle soit engloutie.

Les astronomes ont observé des systèmes stables et ont également identifié un petit nombre d’étoiles qui avalent rapidement des compagnes planétaires. ZTF J0440+2325 se situe entre ces deux scénarios familiers. Sa compagne n’est ni une planète ordinaire ni une étoile à part entière : c’est une naine brune, un objet plus massif qu’une planète typique, mais pas assez massif pour maintenir la fusion de l’hydrogène qui alimente les étoiles ordinaires.

Cette combinaison rend la découverte importante pour comprendre l’évolution des systèmes binaires compacts de faible masse. Le système offre un aperçu d’un transfert de matière se déroulant sur une échelle beaucoup plus lente qu’une fusion catastrophique unique.

La matière frappe une zone chaude de l’étoile

Une vue d’artiste publiée avec l’étude représente la naine brune débordant sur la naine rouge. Le flux de matière transférée frappe la surface de la naine rouge et chauffe une vaste zone au point d’impact.

La période orbitale de seulement 86,65 minutes souligne à quel point la paire est étroitement liée. À cette distance, la naine brune peut perdre de la matière au profit de sa compagne sans être immédiatement consommée. Le système observé donne ainsi aux scientifiques l’occasion d’étudier un échange durable entre deux objets de faible masse.

Le physicien du MIT Kevin Burdge, coauteur de l’étude, a déclaré que l’attente habituelle est qu’une étoile interagissant avec une planète ou une naine brune finisse par avaler l’objet plus petit. Ce système montre au contraire une étoile se nourrissant lentement d’une compagne, un processus qui pourrait rester actif bien plus longtemps qu’un événement d’engloutissement rapide.

Pourquoi les naines brunes sont des cas d’étude utiles

Les naines brunes occupent une catégorie intermédiaire. Elles sont plus lourdes que la plupart des planètes, mais ne maintiennent pas la fusion de l’hydrogène qui définit les étoiles ordinaires. Leurs interactions avec de petites étoiles peuvent donc révéler des trajectoires évolutives difficiles à saisir par des comparaisons portant uniquement sur les planètes ou uniquement sur les couples stellaires.

Dans ZTF J0440+2325, la naine brune est progressivement dépouillée tandis que la naine rouge accrète la matière transférée. Cette découverte ne signifie pas que toutes les paires rapprochées de naines rouges et de naines brunes évoluent ainsi. Elle identifie un système observé dont les propriétés démontrent qu’un état de transfert durable peut exister.

La découverte élargit également l’ensemble des résultats que les astronomes doivent prendre en compte lorsqu’ils modélisent des compagnons proches. Le destin final d’une compagne n’est pas nécessairement une destruction immédiate ou une orbite inchangée. Dans les bonnes conditions, une longue période de transfert de masse régulier peut être possible.

Un laboratoire proche pour l’évolution à long terme

À environ 300 années-lumière, ZTF J0440+2325 se trouve dans la Voie lactée et suffisamment près pour être une cible précieuse d’observations continues. Sa configuration inhabituelle permet aux chercheurs d’étudier l’évolution du taux de matière transférée, du mouvement orbital et de la région d’impact sur la naine rouge.

L’interprétation de l’équipe est nécessairement liée aux mesures disponibles aujourd’hui, mais la perspective d’un processus durant des centaines de milliers à des milliards d’années rend le système particulièrement fascinant. Les astronomes peuvent observer un court segment d’une interaction susceptible de façonner les deux objets à l’échelle cosmique.

Pour le public, l’engloutissement stellaire évoque souvent une fin soudaine. Ce système présente une image différente : une petite étoile et une naine brune enfermées dans une orbite extrêmement rapprochée, l’un des objets alimentant progressivement l’autre. Le processus est plus calme qu’un festin cosmique unique, mais il pourrait durer assez longtemps pour éclairer la manière dont les compagnons de faible masse vivent et évoluent ensemble.

Cet article s’appuie sur un reportage de Science Daily. Lire l’article original.