Astrophysique : cette étoile est trop jeune pour être vieille

Spektrum der Wissenschaft

3/12/2025

Traduction : traduction automatique

Le système stellaire Gaia BH2 est assez violent : il implique un trou noir, une géante rouge et une tierce partie inconnue qui a donné à l'étoile des propriétés étonnantes.

A 3800 années-lumière de nous, une géante rouge tourne autour du trou noir Gaia BH2 : c'est le troisième système binaire le plus proche de la Terre connu des astronomes - il n'a été découvert qu'en 2023. Une étude plus approfondie de la géante rouge a cependant révélé des données étonnantes, rapportent les astronomes dirigés par Daniel Hey de l'Université d'Hawaii à Honolulu. En effet, l'étoile est en fait trop jeune pour la quantité d'éléments lourds qu'elle contient. Au vu des concentrations détectées, elle devrait être âgée de dix milliards d'années, alors qu'elle n'existe en réalité que depuis cinq milliards d'années.

Ces éléments dits alpha dominent généralement la signature chimique des étoiles qui se sont formées dès les premiers instants de l'univers. Le télescope spatial TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) de la NASA a cependant enregistré des données qui plaident en faveur d'un âge beaucoup plus jeune de l'étoile : Les oscillations initiales détectées par TESS fournissent des signaux qui permettent de déduire la structure interne de la géante rouge, de la même manière que les ondes sismiques le font pour l'intérieur de la Terre. En modélisant ces mesures, les astronomes ont déterminé un âge réel de cinq milliards d'années, ce qui est en fait en contradiction avec sa signature chimique.

En outre, la géante rouge tourne beaucoup plus vite que les autres géantes rouges isolées de son âge : elle tourne autour de son axe en 398 jours. Comme les étoiles perdent de leur vitesse de rotation au cours de leur vie, un processus externe a dû alimenter l'étoile. Les scientifiques pensent que la géante rouge a soit fusionné avec une autre étoile, soit absorbé de grandes quantités de matière lorsque son ancienne compagne stellaire s'est transformée en trou noir actuel. Ces deux événements lui apporteraient une masse supplémentaire, ce qui pourrait expliquer à la fois son chimisme inhabituel et l'augmentation de son moment cinétique.

Gaia BH2 est considéré comme un trou noir au repos, une classe relativement nouvelle de centres de gravité : il n'aspire donc pas la matière de son compagnon et n'émet donc pas de rayons X. De ce fait, ce type de trou noir a longtemps été indétectable. Ce sont les mesures précises du mouvement effectuées par la mission de l'ESA «Gaia» qui ont permis de les découvrir : l'étoile compagnon trahit le trou noir caché par de légères variations de son orbite.

Hey et son équipe avaient également étudié Gaia BH3, un autre trou noir en sommeil avec un compagnon encore plus inhabituel. En théorie, des oscillations encore plus nettes auraient dû être détectées dans ce système, mais elles étaient totalement absentes. Les modèles actuels d'étoiles extrêmement pauvres en métaux devraient donc peut-être être révisés, concluent les chercheurs. Les futurs ensembles de données de TESS, plus importants, devraient aider à clarifier ou à reformuler les hypothèses existantes sur les fusions d'étoiles, espèrent-ils.

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