De mystérieuses étoiles au cœur de la Voie lactée cachent un sombre secret

La légende veut que la comtesse hongroise du XVIe siècle Elizabeth Báthory ait eu recours à une méthode effroyable pour conserver sa beauté juvénile.

Illustration des étoiles et de leurs orbites sauvages dans le centre galactique. (ESO/L. Calçada/Spaceengine.org)

Selon les archives historiques, cette noble femme aurait été accusée et emprisonnée pour avoir assassiné des centaines de jeunes filles afin de se baigner dans leur sang prétendument réparateur. La véracité de ces accusations est pour le moins douteuse, mais la notion de recours à la magie noire dans la quête de la jeunesse éternelle persiste.

Si l’ingestion du sang de nos semblables n’est peut-être pas très efficace pour les humains, de nouvelles données indiquent qu’elle peut être très rajeunissante pour les étoiles. Une étude des étoiles qui s’écrasent dans le centre galactique de la Voie lactée suggère qu’elles sont beaucoup, beaucoup plus vieilles qu’elles n’y paraissent et que leur jeunesse est le résultat d’un cannibalisme cosmique.

“Quelques étoiles gagnent à la loterie des collisions”, explique l’astrophysicienne Sanaea Rose, de l’université Northwestern, dans l’Illinois.

“Grâce aux collisions et aux fusions, ces étoiles accumulent de l’hydrogène. Bien qu’elles aient été formées à partir d’une population plus âgée, elles se font passer pour des étoiles rajeunies, d’apparence jeune. Elles sont comme des étoiles zombies, elles mangent leurs voisines.”

Le centre de la galaxie est un endroit très agité. Tout d’abord, on y trouve un énorme trou noir supermassif, d’une masse équivalente à 4 millions de fois celle du soleil. Autour de lui, les étoiles tourbillonnent, atteignant des vitesses absolument folles sur leurs longues orbites en boucle. Et elles sont nombreuses. Le centre galactique est une véritable bousculade d’étoiles, le centre de la Voie lactée étant densément peuplé.

C’est un environnement propice aux crimes entre étoiles.

“C’est un peu comme courir dans une station de métro incroyablement bondée à New York aux heures de pointe”, explique Mme Rose. “Si vous n’entrez pas en collision avec d’autres personnes, vous passez très près d’elles. Pour les étoiles, ces collisions rapprochées entraînent toujours une interaction gravitationnelle. Nous voulions explorer ce que ces collisions et ces interactions signifient pour la population stellaire et caractériser leurs résultats.”

L’étude directe des étoiles du centre galactique est assez délicate, car il y a beaucoup de choses à l’intérieur, notamment des nuages denses qui obscurcissent la vue dans la plupart des longueurs d’onde. Rose et ses collègues se sont donc tournés vers les simulations, en créant un modèle du centre galactique et de tout ce qui s’y trouve, et en observant les résultats une fois les étoiles mises en mouvement.

Ils ont constaté que le sort des étoiles qui entrent en collision semble être directement lié à la proximité du trou noir. À moins de 0,01 parsecs, soit environ un trentième d’année-lumière, les interactions entre étoiles sont monnaie courante, mais en raison de leur vitesse élevée, elles ont tendance à survivre. Les interactions ont tendance à être des collisions rasantes qui laissent les deux étoiles plus ou moins intactes, bien qu’elles puissent perdre une bonne partie de leur matériau extérieur au cours du processus.

En dehors de cette limite de 0,01 parsec, les choses deviennent un peu plus violentes. Les étoiles se déplaçant beaucoup plus lentement, elles n’ont pas le moment angulaire nécessaire pour continuer à avancer lorsqu’elles se rencontrent. Au lieu de cela, elles sont happées par la gravité de l’autre, ce qui donne lieu à une collision totale au cours de laquelle les étoiles se rapprochent pour n’en former plus qu’une seule.

C’est au cours de ce processus que certaines étoiles gagnent suffisamment d’hydrogène pour avoir l’air plus jeunes, même si elles sont plus vieilles. Mais il y a une contrepartie. Plus une étoile est massive, plus sa durée de vie est courte.

“Les étoiles massives sont un peu comme des voitures géantes qui consomment beaucoup de gaz”, explique Mme Rose. “Au départ, elles contiennent beaucoup d’hydrogène, mais elles le consomment très, très rapidement.”

La comparaison avec les vampires n’est donc pas très convaincante. Mais les résultats expliquent une caractéristique curieuse de la population stellaire au centre de la galaxie : l’absence de vieilles étoiles géantes rouges. Selon les chercheurs, la perte de masse due aux collisions rasantes et les fusions qui créent des étoiles plus grandes et de courte durée réduisent le nombre de géantes rouges que l’on s’attendrait à voir dans une population stellaire normale.

D’autres observations et recherches théoriques pourraient permettre de faire la lumière sur ces processus et de révéler la dynamique complexe en jeu dans un environnement cosmique unique en son genre dans la galaxie.

Les résultats, qui n’ont pas été examinés par des pairs, ont été soumis à l’Astrophysical Journal Letters, présentés lors de la réunion d’avril de l’American Physical Society, et sont disponibles sur arXiv ici et ici.

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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche