Une rare étoile binaire témoigne d'une supernova avortée
Représentation artistique de la binaire CPD-29 2176. Le plus petit membre de la paire est une étoile à neutron qui a une orbite parfaitement circulaire autour de la plus grosse.
NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine
De tels systèmes d'étoiles se comptent sur les doigts de la main : il y en aurait moins de dix dans la Voie lactée.
Un pétard mouillé : c'est ainsi qu'on pourrait décrire la supernova qui a donné naissance à l'étoile à neutrons qui constitue le plus petit membre de la binaire CPD-29 2176. Massif et lumineux dans les rayons X, ce système d'étoile double a été identifié par le télescope spatial Chandra puis scruté par des instruments au sol, dont le télescope de 1,5 mètre de l'Observatoire interaméricain du Cerro Tololo au Chili. La masse de données issue de tous ces appareils a été analysée par Clarissa Pavao, étudiante à l'Université aéronautique Embry-Riddle, à Prescott dans l'Arizona. Et il en découle une surprenante découverte.
Une orbite circulaire
En effet, l'étoile à neutrons qui tourne autour d'une étoile chaude, brillante et plus grosse que le Soleil possède une orbite presque parfaitement circulaire. Une bizarrerie dans le petit monde des binaires X. En effet, ce type d'astre est le reliquat d'une supernova : une formidable explosion qui marque la fin de vie d'une étoile massive. L'énergie déployée par une supernova est suffisante pour annihiler un compagnon trop proche ou trop peu massif et si ce dernier résiste, il devrait au moins être propulsé plus loin, de sorte que l'étoile à neutrons se retrouve sur une orbite elliptique comme c'est le cas dans les systèmes à binaire X typiques.
Pour comprendre la configuration de CPD-29 2176, Clarissa Pavao a fait tourner des modèles informatiques qui ont permis de reconstituer l'histoire de ce système. D'après les calculs, dont le détail fait l'objet d'une publication dans la revue Nature, il en ressort que quand l'étoile progénitrice de l'étoile à neutrons a commencé à gonfler, elle s'est mise à déverser une grande partie de sa masse vers son compagnon et a évolué pour devenir une géante à hélium de faible masse. Si bien que quand elle a achevé sa vie en supernova, l'explosion a été beaucoup plus faible qu'habituellement : un phénomène nommé "supernova à enveloppe ultra dénudée". Théorisé depuis longtemps, la première preuve d'un évènement de ce type n'a été obtenu qu'en 2018.
Un avenir fusionnel
Il n'y aurait qu'une dizaine de binaires de ce type dans notre galaxie, ce qui rend son identification encore plus importante. D'autant qu'elle s'est produite un peu par hasard : au départ les astronomes étudiaient cette région du ciel car ils avaient détecté une source de rayons gamma provenant à peu près du même endroit. Dans quelques millions d'années, l'autre étoile devrait aussi évoluer en supernova et former une nouvelle étoile à neutrons. Ce seront désormais deux étoiles à neutrons qui entameront une danse qui les emmènera finalement à fusionner pour former un trou noir. Il s'agit là aussi d'un évènement qui implique une quantité colossale d'énergie génératrice de sursauts gamma courts et d'ondes gravitationnelles. C'est également durant de telles fusions que les noyaux atomiques les plus lourds sont formés. On suppose d'ailleurs que l'or, l'uranium ou le plutonium trouvés sur Terre sont issus d'une fusion d'étoiles à neutrons qui s'est produite à 1000 années-lumière de la nébuleuse proto-solaire.
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