Un objet énigmatique appelé « l’Accident » évoque une population entière d’étoiles inconnues

Il existe de nombreuses sortes d’étoiles dans le vaste univers. Nous disposons de tout un système pour les classer en fonction de leur température, de leur taille et de leur luminosité.

Malgré cela, un objet récemment découvert suggère que nous sommes loin de tout connaître.

Surnommé “l’Accident”, il s’agit d’un type d’objet appelé naine brune, également connu sous le nom d’étoile ratée. Mais elle ne ressemble à aucune naine brune que nous ayons vue auparavant, avec un spectre déroutant – suggérant qu’elle pourrait être presque aussi vieille que l’Univers.

Comme toutes les autres naines brunes découvertes à ce jour sont considérablement plus jeunes, cela signifie qu’il pourrait y avoir une population entière de naines brunes très anciennes que nous n’avons tout simplement pas repérées parce qu’elles ne ressemblent pas à ce que nous attendons d’elles.

“Cet objet a défié toutes nos attentes”, a déclaré l’astrophysicien Davy Kirkpatrick de Caltech.

Les naines brunes occupent l’espace entre les planètes les plus massives et les étoiles les plus petites. Elles se forment selon le même modèle descendant d’effondrement des nuages que les étoiles, plutôt que selon le processus ascendant d’accrétion des planètes.

Ils sont ce qui se passe lorsque le processus de formation d’une étoile se termine avant que l’objet n’obtienne une masse suffisante pour déclencher la fusion de l’hydrogène dans le noyau.

Cependant, contrairement aux planètes, ils sont suffisamment massifs pour faire fusionner quelque chose, et ce quelque chose est le deutérium, alias l’hydrogène “lourd”.

Le deutérium est un isotope de l’hydrogène dont le noyau contient un proton et un neutron au lieu d’un seul proton. Sa température et sa pression de fusion sont inférieures à celles de l’hydrogène.

Par conséquent, les naines brunes ont tendance à être plus petites, plus froides et plus sombres que la plupart des étoiles. Leur masse se situe entre 13 et 80 fois celle de Jupiter, et elles se refroidissent en vieillissant.

Nous avons donc une assez bonne idée de ce à quoi une naine brune doit ressembler, et nous les recherchons en fonction de cet ensemble de caractéristiques.

Jusqu’à présent, environ 2 000 de ces objets ont été découverts dans la Voie lactée. L’Accident – dont le vrai nom est WISEA J153429.75-104303.3 – n’a pas été repéré dans les études sur les naines brunes car il ne correspond pas à ces caractéristiques.

Sa détection par le Near-Earth Object Wide-Field Infrared Survey Explorer de la NASA, et sa découverte ultérieure, étaient, comme son nom l’indique, un accident.

C’est vraiment un objet très particulier. Dans certaines longueurs d’onde, il est très faible, ce qui suggère qu’il est également très froid – en dessous du point d’ébullition de l’eau, en fait – et donc assez vieux. Dans d’autres longueurs d’onde, il brille plus intensément, ce qui suggère une température plus élevée.

Pour percer le mystère, l’équipe s’est tournée vers une autre gamme de longueurs d’onde infrarouge, car les longueurs d’onde infrarouges révèlent le rayonnement thermique. Mais les observations réalisées à l’aide de l’observatoire terrestre W. M. Keck n’ont pas du tout révélé l’Accident, ce qui suggère une fois de plus des températures plus basses.

La distance de l’Accident par rapport au système solaire aurait pu être un indice – s’il était très éloigné, cela aurait pu expliquer sa faible luminosité. Mais il s’est avéré qu’il n’était pas très éloigné, relativement aux distances spatiales, à environ 53 années-lumière.

Curieusement, elle se déplace très rapidement dans la galaxie, à une vitesse d’environ 207,4 kilomètres par seconde. C’est plus de 25 % plus rapide que toute autre étoile de ce type.

Tout comme la température de l’Accident, cette vitesse suggère que l’étoile existe depuis très longtemps, accumulant des accélérations grâce aux interactions gravitationnelles avec d’autres objets de la galaxie.

L’Univers a environ 13,8 milliards d’années. L’équipe de Kirkpatrick a calculé que L’Accident pourrait avoir entre 10 et 13 milliards d’années – le double de l’âge médian de la population connue de naines brunes.

“Ce n’est pas une surprise de trouver une naine brune aussi vieille, mais c’est une surprise d’en trouver une dans notre jardin”, a déclaré l’astrophysicien Federico Marocco de Caltech.

“Nous nous attendions à ce que les naines brunes de cet âge existent, mais nous nous attendions également à ce qu’elles soient incroyablement rares. La chance d’en trouver une si près du système solaire pourrait être une coïncidence heureuse, ou cela nous indique qu’elles sont plus communes que nous le pensions.”

Cet âge vénérable suggère que la composition de L’Accident pourrait être très différente de celle des autres naines brunes, ce qui est confirmé par le spectre de lumière qu’il émet.

Cela s’explique par le fait qu’au tout début de l’Univers, la gamme d’éléments était beaucoup plus restreinte. Juste après le Big Bang, la plupart de la matière était composée d’hydrogène et d’hélium, et de très peu d’autres éléments.

Il a fallu quelques générations d’étoiles pour que d’autres éléments prolifèrent. Elles ont fusionné des noyaux atomiques dans leur cœur, produisant des éléments plus lourds, puis sont mortes, répandant ces éléments dans l’espace. Les explosions de supernova ont produit des éléments encore plus lourds par des processus que l’on ne trouve que dans des événements aussi énergétiques.

Si l’Accident existait avant que ces éléments (dont le carbone) ne soient plus répandus dans l’Univers, sa lumière serait plus forte dans des longueurs d’onde spécifiques qui seraient normalement absorbées par le méthane (composé de carbone et d’hydrogène) dans l’atmosphère d’une naine brune. C’est exactement ce que les chercheurs ont observé.

“Cette découverte nous indique qu’il existe une plus grande variété de compositions de naines brunes que ce que nous avons vu jusqu’à présent”, a déclaré Kirkpatrick.

“Il y en a probablement d’autres plus bizarres, et nous devons réfléchir à la manière de les rechercher.”

Les recherches ont été publiées dans The Astrophysical Journal Letters.

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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche