Des «  étoiles symbiotiques  » surpris en train de se grignoter à l’extérieur de la Voie lactée

Pour la première fois, les étoiles grignotant leurs voisins stellaires en dehors de la Voie lactée ont vu leurs orbites entièrement cartographiées. En utilisant le Sloan Digital Sky Survey, les astronomes ont identifié deux paires d’étoiles au-delà de la galaxie qui consomment leurs compagnons. La nouvelle découverte peut aider les astronomes à comprendre si les environnements galactiques lointains fonctionnent de manière similaire ou différente de la Voie lactée. Il peut également fournir un aperçu de l’une des méthodes fondamentales de mesure de la distance dans le ciel nocturne.

Plus de la moitié des étoiles de la Voie lactée viennent par paires. Bien qu’il semble probable que les étoiles binaires représentent une fraction importante des autres galaxies, les scientifiques n’ont pas été en mesure de le confirmer parce qu’à de telles distances les étoiles ordinaires sont trop faibles pour être vues, mais les étoiles dites symbiotiques, où un compagnon consomme l’autre. , peuvent être extrêmement brillants, ce qui les rend plus faciles à observer.

« La mesure des orbites de ces systèmes d’étoiles symbiotiques est une étape importante pour savoir si d’autres galaxies créent des étoiles binaires comme celles de la Voie lactée », Jasmin Washington, co-auteur de la nouvelle étude et étudiant diplômé à l’Université de l’Arizona, dit dans un communiqué. Elle était un étudiant de premier cycle à l’Université de Virginie pendant le projet. Washington et sa collègue auteure, Hannah Lewis, étudiante diplômée de l’Université de Virginie, ont présenté les résultats mardi 12 janvier lors de la 237e réunion de l’American Astronomical Society, qui s’est tenue pratiquement la semaine dernière.

«Nous avons développé pour la première fois la compréhension complète de l’architecture d’un extragalactique [symbiotic] système », a déclaré Washington lors du briefing.

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Snackers fortuits

Bien qu’une paire d’étoiles puisse naître ensemble, elles peuvent vieillir différemment en raison de leur masse. Le plus massif des deux brûlera rapidement son matériau pour atteindre la fin de sa durée de vie en premier. Si cette étoile est assez grande, elle laissera derrière elle une naine blanche compacte. Bien que petites et sombres, les naines blanches peuvent emballer la masse du soleil dans un objet de la taille de la Terre. S’ils sont suffisamment proches, la gravité des objets denses peut tirer des matériaux de leur compagnon, créant un signal que les astronomes peuvent identifier de très loin.

Bien que les astronomes sachent que les paires d’étoiles sont courantes dans la Voie lactée, ils ne savent toujours pas quelle est la taille de leur fraction dans d’autres galaxies.

« Les propriétés des systèmes binaires dépendent probablement de l’environnement dans lequel ils se sont formés », a déclaré Lewis lors du briefing. « Ces propriétés environnementales peuvent varier considérablement entre les galaxies. »

Au cours de la dernière décennie, l’enquête Apache Point Observatory Galactic Evolution Explorer (APOGEE) du télescope Sloan a étudié le ciel, recueillant des données sur des centaines de milliers d’étoiles de la Voie lactée et de ses plus proches voisins galactiques. Il s’agit notamment de la galaxie sphéroïdale naine Draco et du petit nuage de Magellan (SMC), respectivement environ 260 000 et 200 000 années-lumière.

«Ces deux galaxies montrent à elles seules comment les conditions peuvent varier énormément entre les systèmes», a déclaré Lewis. Draco est une ancienne galaxie, cent mille fois plus petite que la Voie lactée, et est dominée par la matière noire plutôt que par les étoiles. Le SMC est plus jeune et plus grand, seulement 200 fois plus petit que notre galaxie et composé d’étoiles anciennes et jeunes. Les deux galaxies abritent une paire stellaire symbiotique visible par APOGEE, la paire Draco C1 et LIN 358, respectivement.

Le matériel qui s’écoule des étoiles voisines permet uniquement aux astronomes d’identifier la paire. Le décalage Doppler – le même phénomène responsable de faire que les sifflets de train atteignent une hauteur plus élevée lorsqu’ils se rapprochent de plus en plus à mesure qu’ils s’éloignent – provoque également des changements dans la fréquence de la lumière provenant d’une étoile, selon qu’elle se rapproche ou non de ou plus loin de l’observateur. Ce mouvement de va-et-vient peut aider les astronomes à calculer l’orbite complète du système binaire et les masses des deux étoiles.

En passant au peigne fin plusieurs années de données APOGEE, Washington s’est rendu compte que les étoiles de Draco C1 mettent environ trois années terrestres à orbiter les unes les autres, tandis que les composants du LIN 358 en prennent un peu plus de deux. Les résultats révèlent les premières mesures orbitales complètes de tout système stellaire symbiotique en dehors de la Voie lactée.

« Très peu d’étoiles symbiotiques ont jamais été surveillées assez longtemps pour que les astronomes puissent regarder la danse pleinement volontaire », a déclaré Lewis dans un communiqué. « Et personne n’a jamais fait cela en détail pour les étoiles symbiotiques d’autres galaxies. »

Les nouvelles mesures aideront les astronomes à mieux comprendre la formation des étoiles dans d’autres galaxies.

« Les galaxies naines ont des environnements internes et des histoires évolutives très différents de la Voie lactée », a déclaré Borja Anguiano, également à l’Université de Virginie, dans le communiqué. Co-auteur de l’article, Anguiano a découvert à l’origine qu’APOGEE avait observé par hasard Draco C1 et LIN 358 à plusieurs reprises.

« Bientôt, nous aurons suffisamment d’orbites cartographiées pour des binaires dans d’autres galaxies pour que nous puissions commencer à répondre à la question de savoir si différents types de galaxies sont plus efficaces pour fabriquer des étoiles binaires. »

Les résultats des observations de Draco C1 ont été publiés plus tôt cette année dans le journal Astrophysical Journal Letters.

Bougies standard

Dans certaines étoiles symbiotiques, la naine blanche peut aspirer suffisamment de matière de son compagnon pour qu’elle explose dans une supernova de type Ia. Ces explosions extrêmement brillantes peuvent être vues à travers l’univers, et elles commencent toutes avec la même luminosité pour un observateur proche. Les astronomes peuvent utiliser la luminosité apparente de la supernova pour calculer sa distance, faisant des supernovas de type Ia une «bougie standard» pour mesurer l’univers.

Bien qu’il soit peu probable que Draco C1 et LIN 358 explosent en tant que supernovae de si tôt, comprendre leur fonctionnement peut fournir des informations sur l’évolution de ces bougies standard.

« Parce que nous nous appuyons sur les supernovae de type Ia comme mesures de distance, il est important que nous comprenions exactement comment elles fonctionnent et quels systèmes nous devrions rechercher comme progéniteurs possibles de supernovae », a déclaré Anguiano. « Être capable d’étudier les orbites des étoiles symbiotiques dans d’autres galaxies nous permettra de confirmer si le processus de formation des supernovae de Type Ia est universel. »

La cartographie des caractéristiques orbitales de Draco C1 et LIN 358 est une « première étape incroyable » vers l’utilisation d’une décennie de données APOGEE pour comprendre les étoiles binaires en dehors de la Voie lactée, a déclaré Washington lors du briefing.

« L’étude détaillée des étoiles symbiotiques extragalactiques et la capacité de dériver précisément leurs orbites et leurs paramètres stellaires pourraient fournir des informations importantes sur ces marqueurs cosmiques », a-t-elle déclaré.

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