Le télescope James Webb résout le mystère des étoiles vampires « éternellement jeunes » depuis la nuit des temps

Les astronomes ont résolu le mystère de la façon dont certaines étoiles restent jeunement brillantes et bleues, bien qu’elles soient presque aussi vieilles que l’univers lui-même : elles cannibalisent leurs frères et sœurs stellaires.

Connus sous le nom d’étoiles bleues traînantes, ces objets célestes anti-âge mystifient les astronomes depuis plus de 70 ans. « Les traînards bleus sont des étoiles anormalement massives brûlant de l’hydrogène qui, selon la théorie de l’évolution d’une seule étoile, ne devraient pas exister », ont écrit les chercheurs dans un article publié le 3 janvier dans la revue Communications naturelles.

Pour étudier ces étoiles déroutantes, les chercheurs ont utilisé le Télescope spatial James Webb (JWST) pour analyser 48 amas globulaires galactiques et plus de 3 400 étoiles bleues traînantes dans la Voie Lactée. Leurs observations ont révélé que ces étoiles « éternellement jeunes » restent jeunes en siphonnant le gaz de leurs partenaires, comme des vampires stellaires. Cette injection de carburant permet aux étoiles vampires de briller plus fort et de paraître plus bleues et plus jeunes, longtemps après qu’elles auraient dû commencer à disparaître.

À la recherche d’étoiles anti-âge

Les scientifiques avaient précédemment avancé que les traînards bleus pouvaient se former de deux manières : par de violentes collisions entre deux étoiles, ou par des interactions plus subtiles dans systèmes binaires alors que des paires d’étoiles tournent autour l’une de l’autre et échangent du gaz.

L’équipe a constaté que ce dernier scénario est plus probable.

Les amas globulaires galactiques constituent l’endroit idéal pour étudier les interactions stellaires entre les systèmes binaires siphonnant les gaz. Ces amas sphériques contiennent des milliers, voire des millions d’étoiles, liées ensemble par leur gravité collective. Avec autant d’étoiles habitant une région de seulement quelques dizaines ou centaines d’années-lumière, les amas comptent parmi les environnements stellaires les plus denses du cosmos. Par conséquent, ils hébergent de nombreuses collisions stellaires et de nombreux systèmes binaires.

Les clusters sont également incroyablement ancien. « Leur âge est de l’ordre de 12 (milliards d’années), donc comparable à l’âge de l’Univers », ce qui est 13,8 milliards d’années, Francesco Ferraroauteur principal de l’étude et professeur d’astronomie à l’Université de Bologne en Italie, a déclaré à Live Science par e-mail. « En fait, ils constituent la population la plus âgée de notre Galaxie. » Cela signifie que les étoiles uniques de chaque amas hébergeant les traînards bleus se sont formées à l’époque de la formation des galaxies.

Les étoiles plus anciennes émettent également différentes longueurs d’onde de rayonnement. Les chercheurs ont donc utilisé les filtres ultraviolets du JWST pour distinguer les traînards bleus de leurs camarades plus âgés – car plus chauds – les étoiles plus jeunes émettent plus de rayonnement à des longueurs d’onde plus courtes que les populations plus âgées et plus rouges qui émettent mal dans cette partie de l’atmosphère. spectre électromagnétique.

Un scénario stellaire surprenant

Peut-être de manière contre-intuitive, les chercheurs ont découvert que les traînards bleus sont plus rares dans les environnements stellaires denses, même si ces régions sont plus susceptibles de faciliter les interactions entre les étoiles. Au lieu de cela, les retardataires sont nettement plus fréquents dans les régions calmes et à faible densité, où les étoiles sont plus espacées les unes des autres et où « les systèmes binaires fragiles ont plus de chances de survivre ».

En utilisant cette même mesure, les chercheurs ont calculé que le nombre d’étoiles régulières dans un amas reste relativement constant. Cela suggère que les retardataires et les systèmes binaires sont particulièrement sensibles à la densité de leur environnement.

« Les amas d’étoiles surpeuplés ne sont pas un endroit convivial pour les partenariats stellaires », co-auteur de l’étude Enrico Vespériniun astronome de l’Université d’Indiana, a déclaré dans un déclaration. « Là où l’espace est restreint, les binaires peuvent être plus facilement détruits et les étoiles perdent leur chance de rester jeunes. »

Par conséquent, les environnements denses, tels que ceux plus proches des centres des clusters, ne sont peut-être pas les lieux de speed-dating stellaires qu’on pensait être. Les influences gravitationnelles des grandes populations stellaires créent un effet cosmique semblable à celui d’une voiture pare-chocs qui perturbe les systèmes binaires au début de leur évolution, avant qu’ils ne puissent se transformer en étoiles bleues traînantes. En conséquence, l’efficacité de la formation et de la survie des retardataires est 20 fois plus élevée dans des environnements plus calmes et à faible densité, ont découvert les chercheurs.

Une nouvelle façon de comprendre l’évolution stellaire

En plus de résoudre un mystère astronomique, cette étude offre « une nouvelle façon de comprendre comment les étoiles évoluent sur des milliards d’années », co-auteur de l’étude. Barbara Lanzoniun astronome de l’Université de Bologne, a déclaré dans le communiqué.

Mais après des milliards d’années, les retardataires bleus ne pourront peut-être plus vivre leur vie tranquille en paix. Parce qu’elles sont nettement plus massives que leurs étoiles sœurs, elles sont plus susceptibles de couler au cœur de leurs amas par un processus appelé frottement dynamique. Bien que cela soit regrettable pour ces étoiles calmes, les astronomes peuvent alors les utiliser comme « horloge dynamique » pour extrapoler l’âge d’un amas en fonction de la répartition de ses traînards bleus.

Enfin, ces étoiles vives et au visage frais mettent en évidence un équilibre stellaire dynamique. S’ils étaient nés plus massifs, ils seraient morts depuis longtemps. supernovas ou naines blanches. Leur taille modeste, inférieure à 0,8 masse solaire, leur a permis de survivre suffisamment longtemps pour renouveler leur espérance de vie – au prix de la consommation de leurs frères et sœurs.