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Posté par Adrien le Vendredi 27/07/2012 à 00:00
Les plus grosses étoiles ne vivent pas seules
Une nouvelle étude, réalisée avec le très grand télescope (VLT) de l'ESO, a montré que la plupart des étoiles de grande masse très brillantes, qui conditionnent l'évolution des galaxies, ne vivent pas seules. Pratiquement les trois quarts de ces étoiles se révèlent avoir à proximité une étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.) "compagne", bien plus que ce que l'on imaginait auparavant. Etonnamment, la plupart de ces binômes connaissent des interactions qui les perturbent, comme des transferts de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la...) d'une étoile à l'autre et environ un tiers de ces binômes est même supposé fusionner pour ne former au final qu'une seule étoile. Les résultats de cette étude sont publiés dans l'édition du 27 juillet 2012 de la revue Science.


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L'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) est un endroit très varié et nombreuses sont les étoiles assez différentes du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique,...). Une équipe internationale a utilisé le VLT pour étudier ce que l'on appelle les étoiles de type O. Ces étoiles ont une température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est...) très élevée, une masse très importante et sont très lumineuses (1). Elles ont une vie (La vie est le nom donné :) courte et violente et jouent un rôle clé dans l'évolution des galaxies. Elles sont également liées à des phénomènes extrêmes comme les " étoiles vampires " - c'est-à-dire lorsqu'une étoile plus petite aspire la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La...) à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa mesure, sa...) de sa voisine plus volumineuse - et les sursauts gamma.

 "  Ces étoiles sont de véritables monstres " déclare Hugues Sana (University of Amsterdam, Pays-Bas), premier auteur de cette étude. " Elles ont une masse d'au moins 15 fois la masse du Soleil et peuvent être jusqu'à un million (Un million (1 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf (999 999) et qui précède un million un (1 000 001). Il vaut un...) de fois plus brillantes. Ces étoiles sont si chaudes qu'elles brillent d'une lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement liée à la...) bleuâtre très lumineuse et la température à leur surface dépasse les 30 000 degrés Celsius. "

Ces astronomes ont étudié un échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans différents domaines :) de 71 étoiles de type O individuelles et en paires (étoiles binaires) dans six jeunes amas d'étoiles de la Voie Lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois simplement « la Galaxie », avec une majuscule) est le...) proches de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est...). La plupart des observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le...) de leur étude ont été faites avec des télescopes de l'ESO, dont le VLT.

En analysant la lumière provenant de ces cibles (2) de manière bien plus précise que précédemment, cette équipe a découvert que 75% de toutes les étoiles de type O appartiennent à des systèmes binaires, une proportion plus importante que ce que l'on pensait auparavant et la première détermination précise de ce nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».). Mais, plus important encore, ils ont trouvé que la proportion de ces paires dont les étoiles sont suffisamment proches l'une de l'autre pour interagir (par fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une...) stellaire ou par transfert de masse (Dans le jargon automobile, le transfert de masse (souvent confondu avec le transfert de charge) se rapporte à la redistribution du poids soutenu par chaque pneu pendant l'accélération (longitudinale et...) avec ce que l'on appelle les étoiles vampires) est de loin plus conséquente que quiconque ne l'avait imaginé, ce qui a des conséquences profondes pour notre compréhension de l'évolution des galaxies.

Les étoiles de type O constituent juste une fraction d'un pourcentage (Un pourcentage est une façon d'exprimer une proportion ou une fraction dans un ensemble. Une expression comme « 45 % » (lue « 45 pour cent ») est en réalité la sténographie...) d'étoiles dans l'Univers, mais les phénomènes violents qui leur sont associés signifient qu'elles ont un effet considérable, sur leur environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux...). Les vents et les chocs en provenance de ces étoiles peuvent à la fois déclencher et stopper la formation stellaire, leurs radiations alimentent le rayonnement (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se produire par rayonnement électromagnétique (par exemple : infrarouge) ou par...) des nébuleuses brillantes, leurs supernovae enrichissent les galaxies avec leurs éléments lourds essentiels à la vie et elles sont associées aux sursauts gamma, qui sont parmi les phénomènes les plus énergétiques de l'Univers. Les étoiles de type O sont par conséquent impliquées dans de nombreux mécanismes qui conditionnent l'évolution des galaxies.

 "  La vie d'une étoile est fortement affectée s'il y a une autre étoile dans son voisinage (La notion de voisinage correspond à une approche axiomatique équivalente à celle de la topologie. La topologie traite plus naturellement les notions globales comme la continuité qui s'entend ici comme la continuité en tout...), " déclare Selma de Mink (Space Telescope Science Institute, USA), co-auteur de l'étude. " Si deux étoiles sont en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) l'une autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au...) de l'autre en étant très proches, elles peuvent finalement fusionner. Mais, même si elles ne le font pas, une des étoiles aspirera bien souvent la matière de la surface de sa voisine. "

Les fusions d'étoiles qui selon l'estimation de cette équipe constituent le sort final d'environ 20 à 30 % des étoiles de type O, sont des événements violents. Mais, même le scénario comparativement plutôt plus doux des étoiles vampires, qui compte pour une autre part de 40 à 50 % des cas, a de profonds effets sur l'évolution de ces étoiles.

Jusqu'à maintenant, les astronomes considéraient majoritairement que les orbites serrées d'étoiles binaires massives étaient une exception, quelque chose nécessaire seulement pour expliquer des phénomènes exotiques comme les binaires X (à rayonnement X), les pulsars doubles et les trous noirs binaires. Cette nouvelle étude montre que pour interpréter correctement l'Univers, on ne peut pas faire cette simplification : ces étoiles doubles massives ne sont pas simplement courantes, leur vie est fondamentalement différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité d'une application définie à l'aide de la trace,...) de celle des étoiles individuelles.

Par exemple, dans le cas des étoiles vampires, l'étoile la plus petite et de plus faible masse est rajeunie car elle aspire l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) " neuf " de sa compagne. Sa masse va augmenter substantiellement et elle survivra à sa compagne, vivant même bien plus longtemps que ne le ferait une étoile individuelle de même masse. L'étoile victime, pendant ce temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), est dépouillée de son enveloppe avant d'avoir une chance de devenir une supergéante rouge (Les supergéantes rouges sont des étoiles relativement massives qui sont en train de terminer leur phase de séquence principale. En d'autres termes, elles ont consommé...) lumineuse. Au lieu de cela, son coeur chaud bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement entre 446 et 520 nm. Elle varie en...) est mis à nu. De ce fait, la population stellaire (Les étoiles de notre Galaxie furent classées en deux populations stellaires, dites "Population I" et "Population II", par Walter Baade en 1944.) d'une galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux autres Galaxie, cette...) lointaine peut apparaître bien plus jeune qu'elle ne l'est réellement : les étoiles vampires rajeunies de même que les étoiles victimes dépouillées deviennent plus chaudes et de couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) plus bleue, mimant ainsi l'apparence d'étoiles plus jeunes. Connaitre la proportion réelle d'étoiles binaires massives en interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) est donc crucial pour caractériser correctement ces galaxies lointaines. (3)

 " La seule information qu'ont les astronomes sur les galaxies lointaines provient de la lumière qui atteint nos télescopes. Sans faire de supposition sur ce qui est à l'origine de cette lumière, nous ne pouvons pas dresser de conclusion concernant la galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en son centre.), par exemple à propos de sa masse ou de son âge. Cette étude montre que l'hypothèse courante stipulant que la plupart des étoiles sont individuelles peut conduire à de mauvaises conclusions, " conclut Hugues Sana.

Comprendre l'importance de ces effets et dans quelle mesure cette nouvelle perspective changera notre vision de l'évolution galactique nécessite des études complémentaires. Faire des modèles d'étoiles binaires n'est pas simple, aussi, il faudra du temps avant que toutes ces considérations soient intégrées dans les modèles de formation des galaxies.

Notes

(1) La plupart des étoiles sont classées selon leur type spectral (En astronomie, les étoiles présentent quatre caractéristiques principales: leur température de surface, leur gravité à la surface, leur masse et leur luminosité. Ces caractéristiques ne sont pas indépendantes les unes des autres et ne...), autrement dit leur couleur. Cette classification est elle-même liée à la masse des étoiles et à la température de leur surface. Des plus bleues (et donc des plus chaudes et des plus massives) aux plus rouges (et donc des plus froides et des moins massives), la classification la plus commune est O, B, A, F, G, K et M. La température de la surface des étoiles de type O est d'environ 30 000 degrés Celsius ou plus et elles apparaissent d'un bleu pale (Une pale d'hélice (avion) ou de rotor (hélicoptère) est une surface portante en rotation autour d'un axe. C'est un dispositif aérodynamique ou hydrodynamique...) brillant. Leur masse est d'au moins 15 fois celle du Soleil.

(2) Les étoiles qui composent des systèmes d'étoiles binaires sont généralement trop proches l'une de l'autre pour être vues directement en tant que deux points de lumière séparés. Toutefois, l'équipe a été capable de détecter leur nature binaire en utilisant l'instrument UVES (Ultraviolet and Visible Echelle Spectrograph) du VLT. Les spectrographes dispersent la lumière des étoiles comme un prisme décompose la lumière du Soleil en arc en ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.). De subtils motifs, semblables à un code-barres sont imprimés dans la lumière des étoiles. Ces motifs sont dus aux éléments se trouvant dans l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) des étoiles qui obscurcissent des couleurs spécifiques de la lumière. Quand les astronomes observent une étoile unique, ces motifs appelés raies d'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition...) sont fixes, mais dans un système binaire (Le système binaire est un système de numération utilisant la base 2. On nomme couramment bit (de l'anglais binary digit, soit « chiffre binaire ») les chiffres de la numération binaire. Ceux ci ne peuvent prendre que...), les raies respectives des deux étoiles sont légèrement décalées les unes par rapport aux autres du fait du mouvement des étoiles. L'amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) avec laquelle ces raies sont décalées les unes par rapport aux autres et la manière qu'elles ont de bouger au cours du temps permettent aux astronomes de déterminer le mouvement des étoiles et par conséquent les caractéristiques de leur orbite, y compris de conclure si elles sont suffisamment proches l'une de l'autre pour échanger de la masse ou même fusionner.

(3) L'existence de ce grand nombre d'étoiles vampires s'accorde bien avec un phénomène auparavant inexpliqué. Pour environ un tiers des étoiles qui explosent en supernovae, on observe qu'elles ont étonnamment peu d'hydrogène. Cependant la proportion de supernovae pauvres en hydrogène correspond pratiquement à la proportion des étoiles vampires trouvées dans cette étude. Les étoiles vampires sont supposées provoquer des supernovae pauvres en hydrogène parmi leurs victimes, puisque les couches externes riches en hydrogène sont absorbées par la gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) de l'étoile vampire avant que la victime ne parvienne à exploser en supernova.


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Source: ESO