Les astronomes voient rarement une étoile en forme de larme

Vue d’artiste du système HD265435 dans environ 30 millions d’années, dans lequel une naine blanche plus petite déforme une sous-naine chaude en une forme distinctive de “larme”. Crédit : Université de Warwick / Mark Garlick

  • Une équipe internationale dirigée par l’Université de Warwick a fait une vue rare d’un système d’étoiles binaires se dirigeant vers une supernova
  • Le destin du système stellaire a été déterminé par les différences optiques inhabituelles, un signe de la distorsion d’une seule étoile en forme de larme par une naine blanche massive compagne.
  • Les supernovas de ces systèmes stellaires peuvent être utilisées comme “bougies standard” pour mesurer l’expansion de l’univers

Les astronomes ont fait une vue rare de deux étoiles montant à leur destruction en découvrant les signes avant-coureurs d’une étoile en forme de larme.

La forme tragique est causée par une naine blanche massive à proximité déformant l’étoile avec sa gravité intense, qui serait également un catalyseur pour une éventuelle supernova qui consommerait les deux. Trouvé par une équipe internationale d’astronomes et d’astrophysiciens dirigée par l’Université de Warwick, c’est l’un des rares systèmes stellaires découverts qui verra un jour une étoile naine blanche raviver son noyau.

Nouvelle recherche publiée par l’équipe le 12 juillet 2021 dans astronomie naturelle Il affirme que les deux étoiles sont aux premiers stades d’une spirale qui se terminera probablement par une supernova de type Ia, un type qui aide les astronomes à déterminer à quelle vitesse l’univers s’étend.

Cette recherche a reçu un financement de la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, institut de recherche allemand) et du Science and Technology Facilities Council, qui fait partie du Royaume-Uni pour la recherche et l’innovation.

HD265435 est situé à environ 1 500 années-lumière et se compose d’une étoile semi-naine chaude et d’une étoile naine blanche qui orbitent étroitement ensemble à une vitesse d’environ 100 minutes. Les naines blanches sont des étoiles “mortes” qui ont brûlé tout leur carburant et se sont effondrées sur elles-mêmes, ce qui les rend petites mais très denses.

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On pense généralement qu’une supernova de type Ia se produit lorsque le noyau d’une étoile naine blanche s’enflamme, entraînant une explosion thermonucléaire. Il y a deux scénarios où cela pourrait se produire. Dans le premier cas, la naine blanche gagnerait suffisamment de masse pour atteindre 1,4 fois la masse de notre Soleil, connue sous le nom de limite de Chandrasekhar. HD265435 correspond au deuxième scénario, où la masse totale d’un système stellaire proche de plusieurs étoiles est proche ou supérieure à cette limite. Seuls quelques autres systèmes stellaires ont été découverts qui atteindront ce seuil et conduiront à une supernova de type Ia.

L’auteur principal, le Dr Ingrid Bellisoli du département de physique de l’Université de Warwick, anciennement affilié à l’Université de Potsdam, explique : “Nous ne savons pas exactement comment les supernovae explosent, mais nous savons qu’elles doivent se produire parce que nous les voyons se produire ailleurs dans l’univers.

“Une façon est que si la naine blanche gagne suffisamment de masse de la sous-naine chaude, alors lorsque les deux orbitent l’une autour de l’autre et se rapprochent, la matière commencera à s’échapper de la sous-naine chaude et tomber sur la naine blanche. Une autre façon est que parce que ils perdent de l’énergie en raison des émissions d’ondes gravitationnelles, ils se rapprocheront jusqu’à ce qu’ils fusionnent. Une fois que la naine blanche aura gagné suffisamment de masse, elle se transformera en une supernova. “

En utilisant les données du Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA, l’équipe a pu observer la sous-naine chaude, mais pas la naine blanche car la sous-naine chaude est beaucoup plus lumineuse. Cependant, cette luminosité varie avec le temps, indiquant que l’étoile a été déformée en forme de larme par un objet massif à proximité. En utilisant les mesures de vitesse radiale et de vitesse de rotation de l’observatoire Palomar et de l’observatoire WM Keck, et en modélisant l’impact du corps massif sur la naine chaude, les astronomes peuvent confirmer que la naine blanche cachée est aussi lourde que notre soleil, mais légèrement plus petite que celle de la Terre. rayon.

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Combinées à la masse de la sous-naine chaude, qui représente un peu plus de 0,6 fois la masse de notre Soleil, les deux étoiles ont la masse nécessaire pour créer une supernova de type Ia. Étant donné que les deux étoiles sont déjà suffisamment proches pour commencer à spiraler ensemble, la naine blanche se transformera inévitablement en une supernova dans environ 70 millions d’années. Les modèles théoriques produits spécifiquement pour cette étude prédisent que la sous-naine chaude se rétrécira également en une étoile naine blanche avant de fusionner avec sa compagne.

Les supernovae de type Ia sont importantes pour la cosmologie en tant que “bougies standard”. Leur luminosité est constante et pour un certain type de lumière, ce qui signifie que les astronomes peuvent comparer la luminosité qu’ils devraient avoir avec ce que nous observons sur Terre, et de là savoir à quelle distance ils se trouvent avec une bonne précision. En observant des supernovae dans des galaxies lointaines, les astronomes combinent ce qu’ils savent de la vitesse à laquelle cette galaxie se déplace avec notre distance par rapport à la supernova et calculent l’expansion de l’univers.

Le Dr Pelisoli ajoute : « Plus nous comprenons le fonctionnement des supernovae, mieux nous pouvons calibrer nos bougies standard. C’est très important en ce moment car il y a un décalage entre ce que nous obtenons de ce type de bougie standard et ce que nous obtenons. Autres méthodes.”

“Plus nous comprenons comment se forment les supernovae, mieux nous pouvons comprendre si cet écart que nous voyons est dû à une nouvelle physique que nous ne réalisons pas ou ne prenons pas en compte, ou simplement parce que nous réduisons l’incertitude à ces distances.

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“Il y a un autre écart entre le taux de supernova galactique estimé et observé, et le nombre de progéniteurs que nous voyons. Nous pouvons estimer combien de supernovae il y aura dans notre galaxie en observant de nombreuses galaxies, ou par ce que nous savons de l’évolution des étoiles, et ce nombre est cohérent. Mais si nous recherchons des objets qui peuvent devenir des supernovae, nous n’en avons tout simplement pas assez. Cette découverte a été très utile pour estimer ce que les sous-naines chaudes et les binaires naines blanches peuvent apporter. ne semble pas beaucoup, et aucun des canaux que nous avons observés ne semble suffire. “.

Référence : « Hot Semi-dwarf White Dwarf Super Chandrasekhar Filter Supernova Ia Ancestor » par Ingrid Bellisoli, B. Neontophil, S. Gere, T. Kupffer, U Heber, A Ergang, de Schneider, A Bastian, J. van Roestel, V. Schaffenroth et BN Barlow, 12 juillet 2021, disponible ici. astronomie naturelle.
DOI : 10.1038 / s41550-021-01413-0

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