Résumé :
Des astronomes de l'Université Curtin en Australie ont découvert un système d'étoiles binaires extrêmement rare dans lequel l'une des étoiles mortes, une naine blanche, émet des impulsions radio régulières toutes les huit minutes environ. Son étoile compagne est une étoile semblable au soleil. C'est la première fois que des scientifiques détectent de tels signaux radio périodiques dans un système binaire composé d'une naine blanche et d'une étoile semblable au soleil, fournissant de nouveaux indices pour comprendre un type mystérieux de corps céleste dans la Voie Lactée.
Ce système, nommé GPM J071507−114153, se trouve à plus de 5 000 années-lumière de la Terre et est constitué de deux étoiles en orbite l'une autour de l'autre. L’un d’eux est une naine blanche, un noyau à haute densité laissé après qu’une étoile ait épuisé son combustible nucléaire et évolué ; l’autre est une étoile de type G, qui présente des types spectraux et des caractéristiques de base similaires à ceux de notre soleil.
Cette découverte est particulièrement intéressante car les systèmes d'impulsions radio similaires découverts précédemment par les scientifiques contiennent généralement des naines blanches et des naines rouges plus petites et plus froides. L’étoile compagnon découverte cette fois-ci est une étoile semblable au soleil, ce qui indique que ce type de corps céleste mystérieux pourrait avoir une composition plus riche que celle reconnue auparavant.
Les chercheurs classent ce type d'objet dans une catégorie appelée « Transients de longue période (LPT) ». De tels objets peuvent émettre des impulsions radio à des intervalles allant de quelques minutes à quelques heures, le signal s'allumant et s'éteignant périodiquement. Depuis que des chercheurs du Centre international de recherche en radioastronomie (ICRAR) ont découvert de tels objets pour la première fois en 2021, les astronomes ont confirmé une douzaine de systèmes similaires, mais le mécanisme par lequel ils génèrent des rayonnements radio n'a pas encore été entièrement expliqué.
Les scientifiques ont déjà découvert des structures binaires composées de naines blanches et d'autres étoiles dans certaines sources transitoires de longue période, mais il a toujours été difficile de déterminer quelle étoile produisait le signal radio. Le principal progrès réalisé dans cette étude est que les chercheurs ont finalement pu observer directement le mouvement de la naine blanche sur l'orbite binaire grâce aux modifications du signal d'impulsion.
Sam McSweeney, premier auteur de l'article et scientifique responsable du Square Kilometer Array Observatory (SKAO), a déclaré que c'était la première fois que les chercheurs obtenaient un signal suffisamment clair pour identifier les caractéristiques de mouvement d'une naine blanche lorsqu'elle orbite autour d'une étoile compagne. Par conséquent, les scientifiques peuvent déterminer que l’impulsion radio provient d’une région proche de la naine blanche, ou peut-être même directement de la naine blanche elle-même.
Afin de vérifier ce jugement, l'équipe de recherche a utilisé le Pawsey Supercomputing Research Center en Australie pour traiter plus de 100 heures de données d'observation radio et analysé le signal d'impulsion et le mouvement orbital de l'étoile naine blanche.
Cette découverte présente également un gain inattendu : les impulsions radio émises par les naines blanches deviennent en réalité un outil de détection naturel pour étudier les activités de leurs étoiles compagnes.
Natasha Hurley-Walker, co-auteur de l'article et professeur agrégée à l'Université Curtin, a déclaré que les chercheurs ont découvert que lorsque les ondes radio émises par la naine blanche traversent l'espace autour de l'étoile semblable au soleil, le signal sera affecté par l'activité de l'étoile. En analysant ces changements, l’équipe a pu identifier des éruptions stellaires à la surface de l’étoile compagnon.
Ce phénomène est similaire à l'activité des éruptions solaires. Les éruptions solaires libèrent de grandes quantités d'énergie et peuvent déclencher des perturbations dans la magnétosphère terrestre et des aurores. Cette étude montre que les astronomes peuvent utiliser les ondes radio pour détecter une activité similaire sur une autre étoile située à plus de 5 000 années-lumière.
Les chercheurs ont également observé que la naine blanche passait derrière une région présentant un fort champ magnétique au cours de son orbite. Les scientifiques pensent que cette région est probablement un type de proéminence stellaire, une grande structure de plasma s'étendant de la surface d'une étoile qui est souvent liée par un champ magnétique et peut changer radicalement pendant les périodes d'activité stellaire.
L'équipe de recherche a découvert ce système pour la première fois grâce au radiotélescope Murchison Widefield Array (MWA) australien. Le télescope est capable de balayer l'intégralité du ciel de la Voie lactée observable depuis l'Australie, aidant ainsi les chercheurs à rechercher des objets périodiques rares dans de grandes quantités de signaux radio.
L'équipe a ensuite utilisé le radiotélescope MeerKAT en Afrique du Sud pour déterminer l'emplacement précis de la cible, puis a utilisé l'observatoire Keck (Observatoire W. M. Keck) à Mauna Kea, à Hawaï, pour effectuer des observations optiques et a finalement confirmé l'existence d'un compagnon stellaire de type G dans le système.
Cette découverte démontre également les capacités de découverte scientifique des équipements de pointe existants avant la construction de la nouvelle génération d'installations de radioastronomie à grande échelle. MWA et MeerKAT sont respectivement les projets pilotes de SKA-Low et SKA-Mid, les deux composants principaux du futur Square Kilometer Array Observatory. Le premier est situé en Australie et le second en Afrique du Sud.
Les chercheurs pensent qu'avec l'achèvement progressif de l'observatoire Square Kilometer Array, la sensibilité et les capacités d'observation des radiotélescopes seront encore améliorées. Les astronomes devraient découvrir des sources temporaires à plus longue période qui étaient auparavant difficiles à identifier et obtenir des données de signaux radio plus détaillées.
L'importance de cette recherche réside non seulement dans la découverte d'une combinaison d'étoiles binaires jusqu'alors non identifiée, mais également dans la résolution d'un problème important dans l'étude des sources transitoires de longue période : de quelle étoile du système binaire provient le signal radio. En identifiant les naines blanches comme source de rayonnement pulsé, les scientifiques peuvent étudier plus en détail la structure du champ magnétique, l'activité stellaire et les interactions entre les binaires de ces objets.
L'article connexe s'intitule "Un transitoire de longue période avec un compagnon semblable au Soleil" et a été publié dans Nature Astronomy.
À l'heure actuelle, les sources transitoires de longue période constituent encore un type de corps céleste mystérieux qui n'a pas été entièrement compris en astronomie. Le comportement consistant à émettre des impulsions radio une seule fois toutes les quelques minutes, voire toutes les quelques heures, est complètement différent des caractéristiques des pulsars ordinaires qui émettent plusieurs signaux par seconde. Cette découverte fournit de nouvelles preuves observationnelles pour expliquer ces signaux anormaux, mais le mécanisme physique complet qui se cache derrière nécessite encore une étude plus approfondie.
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