Découverte de la plus stable horloge optique céleste

A la suite d'une surveillance de plus de 30 ans, des astronomes de l'Observatoire McDonald au Texas ont découvert une étoile naine blanche dont les variations de l'intensité lumineuse sont les plus régulières jamais détectées. Cette découverte a également des implications dans les théories évolutives des étoiles et sur la détection d'exoplanètes.


G117-B15A est une étoile naine blanche âgée de 400 millions d'années. Située dans la constellation du Petit Lion, ses impulsions lumineuses sont si régulières qu'elles ne varient que d'une seconde en 8.9 millions d'années. Ces impulsions sont plus précises et beaucoup plus stables que les tops d'une horloge atomique.

Certains scientifiques pensent que les "pulsars-milliseconde" sont de meilleurs "gardiens du temps" que G117. Pour l'astronome S.O. Kepler qui l'a découverte, ce n'est pas vraiment exact. Les pulsars-milliseconde sont les noyaux en rotation de débris d'étoiles massives qui ont explosé en supernovae. Ils balayent la Terre de leurs ondes radio et rayons X comme des balises régulières et agissent comme des horloges extrêmement précises. Mais s'il est vrai que certains pulsars sont en quelque sorte plus précis que G117, leurs horloges ne sont pas aussi stables car leur exactitude se dégrade plus rapidement dans le temps, selon Kepler.

Vie et mort des étoiles

En tant qu'étoile naine blanche, G117 est le cadavre d'une étoile semblable à notre Soleil qui a épuisé son carburant nucléaire et a expulsé ses couches gazeuses externes de sorte que seul le noyau subsiste. Ce noyau mort se refroidit lentement sur des milliards d'années.

La mesure du rythme de ce refroidissement permet de mieux comprendre comment les étoiles évoluent et meurent. "L'utilisation des naines blanches comme chronomètres est un 'sport' que nous avons inventé ici à l'Observatoire McDonald en 1987", affirme Don Winget de l'Université d'Austin au Texas, "les naines blanches sont désormais un chronomètre standard pour l'analyse de l'évolution stellaire".

Le secret est que certaines naines blanches pulsent - c'est-à-dire, émettent des éclats de lumière - avec un rythme régulier. Comme l'étoile naine se refroidit avec le temps, les impulsions nous parviennent plus lentement. En mesurant ce ralentissement, les astronomes peuvent mesurer la rapidité avec laquelle l'étoile se refroidit. C'est ce type de mesure qui a été effectué sur G117. Au cours des années les pulsations de cette étoile se sont avérées être remarquablement stables. Une infime modification de la période de pulsation a été détectée.

Préciser l'âge de la Voie Lactée

"C'est une mesure directe de l'évolution d'une étoile", explique Winget. Cet exploit n'avait été réalisé qu'une seule fois auparavant sur une étoile naine "pré-blanche" appelée PG1159-035 dont le calendrier évolutionnaire était de quatre ordres de grandeur plus court. "Avec la nouvelle mesure, nous avons gagné un facteur 10.000 sur l'unique résultat précédent", indique-il.

Comme les naines blanches comptent parmi les étoiles les plus anciennes de la galaxie, la mesure de leur temps de refroidissement est un moyen unique de mesurer l'âge de la Voie Lactée elle-même.

Extrapoler la présence de planètes

"Ces données nous permettent également de fixer des limites sur l'existence de planètes extrasolaires autour de cette étoile", ajoute Winget. L'étoile et toutes ses planètes éventuelles orbitent autour du centre de masse du système entier. Cela affecte les instants d'arrivée des impulsions, permettant ainsi la détection de planète(s).

Les décennies de données sur G117 ne montrent aucune planète d'une masse équivalente à celle de Jupiter à une distance Soleil-Jupiter de G117 ni aucune plus proche. La distance orbitale est un facteur important et, selon Winget, cette zone n'a jamais été sondée par aucune autre méthode auparavant.