Cette étoile ressemble à s'y méprendre à une géante rouge (étoile en fin de vie), tout ce qu'il y a de plus banal. Compagne du système stellaire Gaia BH2, elle n'a pourtant pas sa place dans nos modèles théoriques, puisque son âge réel contredit les théories de la formation stellaire telles qu’on les a formulées. Selon les données du satellite TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), elle ne devrait tout simplement pas exister, mais elle existe bel et bien. Comment est-ce possible ?
L'un des outils les plus fiables de l'astrophysique contemporaine pour étudier les étoiles est l'analyse de la lumière qu'elles émettent ; on peut presque tout y déceler : leur température, leur composition, leur âge ou leur stade évolutif. Toutefois, la géante rouge du système Gaia BH2 est, par nature, incompatible avec les données que l'on pourrait attendre d'un tel système.
Sa surface est saturée d'éléments dits alpha (oxygène, magnésium et silicium, principalement), que l'on retrouve normalement chez les anciennes étoiles formées lorsque l'Univers était jeune. Si l'on se fie à ces données chimiques, elle devrait donc être âgée d'environ 10 milliards d'années. Mais une équipe de l'Université d'Hawaï, grâce aux instruments de TESS, est parvenue à mesurer ses oscillations internes qui ont trahi son véritable âge : 5 milliards d'années.
Une découverte partagée dans un article publié le 13 novembre dans la revue The Astrophysical Journal. Il pourrait nous forcer à reconsidérer nos modèles d'évolution stellaire peut-être encore trop lacunaires, au même titre que le signal GW231123.
Une étoile jeune au passé tumultueux
Pour percer ce mystère, les chercheurs ont utilisé l'astérosismologie, une discipline permettant d'analyser les oscillations d’une étoile, tout comme la sismologie analyse les tremblements de Terre. Les ondes qui traversent son intérieur font varier sa lumière et ces fluctuations photométriques servent de sismographes naturels, qui ont donné à TESS ses réelles propriétés.
Ces dernières ont ainsi montré l'état de son noyau, une structure interne qui ne devrait même pas exister si l'on se fie uniquement aux éléments chimiques retrouvés à sa surface cités en introduction.
Cette étrange étoile l'est également en raison d'un autre facteur : sa vitesse de rotation. Les données obtenues, cette fois depuis des observatoires au sol, montrent qu'elle effectue sa rotation complète en 398 jours. C'est bien trop rapide pour une étoile de cette âge, qui normalement, devrait afficher une période de rotation comprise entre 1 500 et 5 000 jours. Normalement, une géante rouge ralentit ainsi, car elle perd son moment cinétique en vieillissant et en prenant de l'ampleur, ce qui n'est pas le cas ici.
La théorie des auteurs est qu'elle aurait été « remise en rotation », probablement par un événement violent qu'elle a connu dans son passé : la fusion avec une autre étoile, ou l’ingestion d’une grande quantité de matière lors de la formation du trou noir résultant de la mort explosive de l’étoile qui partageait autrefois son orbite. Une piste qui expliquerait sa chimie très atypique et l'accélération de sa rotation, comme une toupie qu'on aurait relancée avant qu'elle ne s'arrête.
Un deuxième système encore plus déroutant
L’équipe s’est également intéressée à Gaia BH3, un autre trou noir endormi découvert récemment par la mission Gaia, lancée en 2013. Si ce système est étudié en parallèle de Gaia BH2, c'est qu'il appartient à la même famille d'objets célestes : des trous noirs non actifs (ou dormants) que l'on ne peut détecter que grâce aux infimes mouvements de leur étoile compagne.
Le problème, c'est que cette compagne, au sein de Gaia BH3, présente un comportement tout aussi étrange que celle de Gaia BH2. Elle est d’une pauvreté extrême en métaux, ce qui en fait normalement une candidate idéale pour l’astérosismologie : ses couches externes, moins opaques, favorisent la propagation des ondes acoustiques qui se traduisent par des variations régulières de luminosité. En théorie, ce type d’étoile devrait donner un signal vibrant et clair, offrant un accès aisé à la structure de son noyau. Toutefois, TESS n’a absolument rien enregistré, pas la moindre oscillation !
Que doit-on en conclure ? Que nos modèles stellaires rentent encore trop simplistes et sont incapables de retracer correctement certains scénarios d'évolution stellaire. L'astrophysique, même si elle a connu des progrès fulgurants depuis 25 ans, bute encore, bien que rarement, sur des cas atypiques qui s'écartent trop de nos cadres théoriques. N'est-ce pas vertigineux que de se rendre compte que la Voie lactée regorge probablement d’autres systèmes « impossibles » comme ces deux-là, que nous n’avons certainement pas encore découverts ?
Source : Science Alert
