Une explosion de nova sur une naine blanche intrigue les astronomes
Une puissante onde de lumière X provenant d’une explosion de nova sur une étoile naine blanche a attiré l’attention des astronomes utilisant le Telescope Einstein Chino-Européen. Cette nova est particulièrement excitante car l’étoile naine blanche sur laquelle elle se trouve existe dans un système binaire stellaire particulièrement inhabituel. Cette éruption d’énergie a été repérée le 27 mai 2024 provenant d’un système stellaire dans le Petit Nuage de Magellan (SMC), qui est un satellite voisin de notre galaxie, la Voie Lactée. Nous étions à la poursuite de sources fugaces lorsque nous sommes tombés sur cette nouvelle source de lumière X dans le SMC, a déclaré Alessio Marino de l’Institut des Sciences Spatiales en Espagne. Nous avons réalisé que nous regardions quelque chose d’inhabituel, quelque chose que seul le Telescope Einstein pouvait capturer. Le Telescope Einstein a été lancé en janvier 2024 pour étudier l’univers à haute énergie, et parmi ses instruments se trouve son télescope X à champ large (WXT), qui est le seul télescope X en orbite capable de détecter les rayons X de plus basse énergie avec une sensibilité suffisante pour identifier leurs sources. Et, dans ce cas, la source était un appariement bizarre d’étoiles. L’une des étoiles est assez massive, totalisant environ 12 fois la masse de notre soleil. Elle est appelée une étoile Be, ce qui signifie qu’elle est de type spectral B (le deuxième type d’étoile de la séquence principale le plus chaud) et qu’elle présente de fortes raies d’émission spectrale. Son compagnon est une étoile naine blanche qui est environ 20% plus massive que notre soleil. Les naines blanches sont le stade final des étoiles semblables au soleil qui ont expulsé leurs couches externes pour révéler leurs noyaux. C’est dans cette dichotomie entre les deux objets qu’un paradoxe stellaire se trouve. Une étoile semblable au soleil peut survivre pendant au moins des centaines de millions d’années, ou dans le cas du soleil actuel, des milliards d’années, avant de devenir une naine blanche. Pourtant, une étoile de 12 masses solaires devrait exploser en supernova après seulement 20 millions d’années. Alors, compte tenu de la différence énorme de durée de vie, comment cette étoile Be peut-elle se retrouver en co-orbitant avec une naine blanche ? La solution semble être que l’étoile Be et la naine blanche partagent du matériel, se nourrissant tour à tour l’une de l’autre comme des vampires. À l’origine, les scientifiques pensent que le système contenait probablement deux étoiles avec des masses respectivement de six et huit fois celle de notre soleil. Plus une étoile est massive, plus vite elle consomme son carburant pour les réactions de fusion nucléaire dans son noyau, et plus sa durée de vie est courte. Ainsi, c’est la star de huit masses solaires qui a atteint ce stade en premier. Au fur et à mesure que les réactions de fusion dans son noyau ont commencé à bégayer, la pression radiative de l’énergie produite dans ces réactions a commencé à diminuer. Cette énergie maintient une étoile contre la traction intérieure de sa propre gravité, et lorsque ce flux de radiation s’affaiblit, la gravité rend les couches externes autour du noyau plus compactes, augmentant les températures de sorte que la réaction de fusion puisse sporadiquement s’enflammer dans les couches externes de l’étoile. Cela aurait conduit à des pulsations qui ont résonné à travers l’étoile, gonflant ses extrémités externes de sorte qu’elle est devenue un géant. À ce stade, les couches externes du géant de huit masses solaires seraient devenues vulnérables au vol par la gravité de l’étoile moins massive. À ce moment-là, les deux étoiles auraient été espacées de seulement quelques millions de kilomètres, orbitant l’une autour de l’autre une fois tous les trois jours. Cette proximité aurait permis à la gravité de l’étoile moins massive de commencer à voler du matériau à l’étoile plus massive, l’érodant. Finalement, l’étoile de six masses solaires se serait développée pour atteindre 12 masses solaires, tandis qu’il ne restait de l’étoile de huit masses solaires que son noyau : une naine blanche pesant 1,23 fois la masse de notre soleil. Maintenant, la naine blanche plus compacte renvoie la pareille, sa gravité récupérant le matériau faiblement retenu de l’étoile de 12 masses solaires. Alors que ce matériau coule à nouveau sur la naine blanche, la pression et la température à l’endroit de l’accrétion à la surface de la naine blanche augmentent, jusqu’à ce qu’une explosion thermonucléaire locale éclate. Cela résulte en une nova, ou une brillante éruption de lumière, y compris des rayons X. Voici ce que le Telescope Einstein a observé. L’échange de matériel a également modifié le destin des deux objets stellaires. Normalement, une étoile de six masses solaires atteindrait la fin de sa vie en se transformant en une géante rouge, avant de jeter ses couches externes pour laisser place à une naine blanche. Mais en ayant accumulé autant de masse de son compagnon, elle devient destinée à exploser en supernova. Cependant, un étoile de huit masses solaires est à la frontière entre les étoiles qui évoluent en géantes rouges et celles qui deviennent des supernovae – mais celle-ci s’est transformée en naine blanche qui est plus typique des étoiles moins massives. Cela ne veut pas dire qu’elle n’explosera pas en supernova à un moment donné. Les explosions de supernovae de type Ia provoquent la destruction des naines blanches qui ont accumulé trop de masse. La limite est de 1,44 fois la masse de notre soleil ; il ne faudra pas beaucoup d’accrétion pour pousser cette naine blanche au-dessus du bord pour qu’elle s’annihile elle-même en supernova. Sa seule chance de survie repose sur l’explosion de son compagnon de 12 masses solaires en premier. C’est maintenant une course contre la montre pour voir lequel des deux compagnons survivra le plus longtemps. Les résultats ont été publiés le 18 février dans la revue Astrophysical Journal Letters.
