Systèmes binaires

Considérées comme probablement impossibles, des étoiles binaires de la séquence principale avec des périodes orbitales plus courtes que 5 heures existent pourtant. On les trouve parmi les naines rouges, les étoiles dont on sait qu’elles possèdent souvent des superterres. Ces binaires pourraient permettre de mieux comprendre des novae inhabituelles.

Dans la Voie lactée, notre Soleil fait un peu figure d’exception. Il ne fait pas partie d’un système binaire (contrairement à plus de la moitié des étoiles) mais surtout, c’est une naine jaune. Or, les étoiles les plus abondantes dans la Galaxie sont des naines rouges et il semble que c’est dans des systèmes d’étoiles binaires que l’on a le plus de chance de trouver un système planétaire, comme le suggèrent les observations de Spitzer. De plus, c’est autour des naines rouges que l’on trouve des milliards de superterres dans la Galaxie.

Les astronomes étudient les systèmes binaires depuis longtemps car ils permettent de mesurer la masse des étoiles, un paramètre important pour comprendre leur structure et évolution. De tels astres ont ainsi permis de tester la théorie de la structure stellaire. Le système binaire le plus proche est bien connu puisque c’est l’Alpha du Centaure. Quant à la naine rouge la plus proche, il s’agit de Proxima du Centaure.

On connaît un large bestiaire de systèmes binaires. Certains contiennent une naine blanche, comme pour l’étoile double AM Canum Venaticorum. Cette même étoile sert à définir une classe d’étoiles binaires possédant des périodes orbitales très courtes, inférieures à 1 heure. On sait aussi qu’il existe des systèmes triplement binaires comme celui contenant Alcor et Mizar. Mais on ne connaissait pas de systèmes binaires ou multiples contenant uniquement des étoiles sur la séquence principale avec des périodes orbitales vraiment inférieures à 5 heures.

Cela vient de changer, comme l’explique dans un article publié sur arxiv un groupe d’astronomes ayant utilisé les instruments de l’United Kingdom Infrared Telescope (UKIRT) pour traquer des systèmes binaires constitués de naines rouges. Ils ont ainsi découvert un double système binaire dans lequel l’un des couples d’étoiles bouclait une orbite en seulement 2,5 heures environ. Il a fallu examiner pour cela, dans l’infrarouge, des dizaines de milliers d’étoiles durant 5 ans. Les naines rouges formant des binaires ne sont pas faciles à observer car elles sont jusqu’à dix fois plus petites et mille fois moins lumineuses que le Soleil.

Des novae produites par des collisions de naines rouges
On ne s’attendait pas à ce résultat. En effet, les étoiles binaires ne résultent pas de la capture d’une étoile par une autre mais qu’elles naissent ensemble dans un nuage moléculaire. Selon la théorie, ces étoiles, nées trop proches l’une de l’autre, devraient très rapidement entrer en collision pour fusionner. Les observations avec des étoiles plus chaudes que les naines rouges semblaient confirmer cette hypothèse puisque presque aucun système binaire avec ces étoiles n’avait été observé avec une période orbitale inférieure à 5 heures.

Les théoriciens devront donc revoir leur copie. Mais cela ajoute de l’eau au moulin de certains scénarios astrophysiques récemment proposés. Ainsi, on connaît quelques novae assez mystérieuses qui n’entrent pas dans le cadre de la théorie classique (il ne faut pas confondre novae et supernovae). Il s’agit de novae « rouges » et dans le cas de V1309 Scorpii, on sait qu’elle provient de la fusion de deux étoiles en une seule. Le cas de V838 Monocerotis est lui aussi bien connu et on pense qu’il s’agit, là aussi, des conséquences de la fusion de deux étoiles de la séquence principale. Un autre scénario avec fusion d’étoiles a été proposé pour expliquer l’existence de certaines Jupiter chaudes.

Mais pour que l’on observe des étoiles binaires avec des étoiles âgées si rapprochées, il faut que ces étoiles aient migré. Ces naines rouges sont magnétiquement très actives et il se pourrait bien que des interactions magnétiques entre ces étoiles, formant déjà un système binaire à courte période, soient responsables de ces migrations.