Pour la première fois, des astronomes ont observé une étoile mourante se gonfler et avaler l'une de ses planètes, tout comme le Soleil consumera un jour la Terre. Les chercheurs ont repéré l'événement à quelque 12 000 années-lumière dans la constellation de l'Aquila, alors qu'ils recherchaient les feux d'artifice associés aux fusions stellaires. Ce cataclysme relativement mineur, dont l'éclat n'est que 1/1000e de celui d'une fusion d'étoiles binaires, pourrait ouvrir un tout nouveau champ d'étude, selon les chercheurs.
Cela ouvre la voie à d'autres découvertes", explique Igor Andreoni, astronome à l'université du Maryland, qui n'a pas participé aux observations. "Comment le processus d'engloutissement se déroule-t-il réellement ?
Les astrophysiciens savent depuis longtemps que lorsqu'une étoile semblable au Soleil est à court de carburant, elle devient une géante rouge, suffisamment grosse pour engloutir les planètes en orbite proche. Cette croissance se produit lorsqu'une étoile épuise l'hydrogène contenu dans son cœur et que les réactions de fusion qui font briller l'étoile se propagent vers l'extérieur à la recherche de combustible supplémentaire, gonflant ainsi les couches extérieures de l'étoile. Cela signifie que le Soleil finira par envelopper la Terre et les autres planètes rocheuses, mais cela ne se produira pas avant 5 milliards d'années.
Un tel événement n'avait jamais été observé, jusqu'à présent. En mai 2020, Kishalay De, astronome au Massachusetts Institute of Technology, et ses collègues étudiaient les données du Zwicky Transient Facility, un télescope d'étude optique situé à l'observatoire de Palomar, en Californie. Ils étaient à l'affût de l'éclaircissement caractéristique de la fusion de deux étoiles, connu sous le nom de "nova rouge". Au lieu de cela, les chercheurs ont découvert quelque chose de bien plus mystérieux.
L'une des étoiles, baptisée plus tard ZTF SLRN-2020, est devenue 100 fois plus brillante en l'espace de 10 jours avant de s'éteindre lentement. Ne sachant pas de quoi il s'agissait, l'équipe a obtenu le spectre de l'étoile - une décomposition de sa luminosité dans différentes longueurs d'onde - à partir de l'un des télescopes géants de l'observatoire W.M. Keck, à Hawaï. La fusion de deux étoiles produit généralement beaucoup d'hydrogène et d'hélium très chauds, ce qui laisse des lignes d'émission brillantes dans le spectre. Or, celles-ci n'existaient pas. Au lieu de cela, les chercheurs ont observé des émissions provenant de gaz moléculaires beaucoup plus froids, ce qui n'est pas le genre de choses auxquelles on s'attendrait lors de la fusion d'étoiles.
ZTF SLRN-2020 est resté une énigme jusqu'à l'année suivante, lorsque l'équipe a analysé son spectre dans les longueurs d'onde infrarouges avec le télescope Hale de Palomar et a constaté qu'il était toujours étonnamment brillant. En remontant dans les archives, ils ont constaté qu'elle avait commencé à briller dans l'infrarouge environ sept mois avant l'éruption optique soudaine qu'ils avaient découverte à l'origine. Peu à peu, une image se dessine.
Au fur et à mesure que l'étoile grossissait, un objet compagnon a commencé à frotter contre ses couches externes, les réchauffant et les faisant briller dans l'infrarouge. Le frottement aurait également dégradé l'orbite du compagnon jusqu'à ce qu'il plonge dans l'étoile. Ce plongeon a injecté beaucoup d'énergie gravitationnelle dans l'étoile, la gonflant au point qu'elle s'est mise à briller dans les longueurs d'onde optiques. Au cours des mois suivants, l'étoile s'est refroidie et a rétréci, de sorte que l'éclat optique s'est estompé, laissant derrière elle un voile de poussière incandescente, ce qui explique la luminosité infrarouge de longue durée.
Bien que l'évolution et les spectres de l'événement ressemblent à une fusion d'étoiles binaires, sa faible luminosité indique plutôt une fusion étoile-planète. L'étoile a fusionné avec un objet d'une masse égale à 1/1000e de celle d'une étoile, rapportent aujourd'hui les chercheurs dans la revue Nature. Il s'agirait donc d'une planète de la taille de Jupiter.
Les preuves qu'ils présentent sont assez frappantes", déclare Andreoni. "Cela montre la puissance des multiples télescopes qui observent le ciel encore et encore. Suvi Gezari, astronome au Space Telescope Science Institute, explique que ces observations étendent le phénomène des novae rouges à des luminosités beaucoup plus faibles et au régime des engloutissements planétaires. "Les futures découvertes pourraient nous donner une idée précise du destin de systèmes solaires comme le nôtre", ajoute-t-elle.
M. De se dit humilié lorsqu'il pense à cet aspect de la découverte, qui montre "à quel point nous sommes petits dans le grand ordre des choses". Maintenant que les astronomes savent ce qu'il faut chercher, M. De s'attend à ce que les chercheurs découvrent de nombreuses autres étoiles mangeuses de planètes, notamment grâce à l'arrivée de nouveaux télescopes d'étude plus puissants. "Ces étoiles doivent être courantes", affirme-t-il. "Nous ferons cela tout le temps.
Source :doi: 10.1126/science.adi5399
