Bonne nouvelle pour tous ceux qui pensaient que le cosmos ne faisait que du mélodrame : des astronomes ont découvert un système stellaire à 300 années-lumière de la Terre où une petite étoile consomme méthodiquement une naine brune, non pas dans une orgie explosive, mais dans un repas tranquille et interminable qui pourrait s'étirer sur des milliards d'années.

La plupart des planètes, y compris la Terre, orbitent autour de leur étoile dans des configurations relativement stables. Mais approchez-vous trop près, et la gravité vous attirera dans une étreinte sans retour. Les scientifiques ont observé pléthore d'orbites stables et une poignée d'étoiles avalant rapidement leurs compagnons planétaires. Aujourd'hui, dans une étude publiée le 5 octobre dans Nature Astronomy, une équipe internationale dirigée par le MIT a identifié le juste milieu embarrassant : une étoile de faible masse siphonne régulièrement la matière d'un autre objet de faible masse.

Le système, désigné ZTF J0440+2325, se situe à environ 300 années-lumière dans la Voie lactée. C'est le premier exemple observé d'une étoile de faible masse attirant progressivement la matière d'une naine brune – un objet plus massif qu'une planète typique mais pas assez lourd pour entretenir la fusion de l'hydrogène comme une véritable étoile. Et le transfert est si lent que ce festin pourrait se poursuivre pendant des centaines de milliers d'années, voire des milliards.

« Quand on pense aux interactions des étoiles avec les planètes ou les naines brunes, l'image est toujours que l'étoile finit par avaler l'autre objet », explique Kevin Burdge, professeur adjoint de physique au MIT. « C'est ce qui arrivera à la Terre lorsque le soleil deviendra une géante rouge. Mais ici, nous avons trouvé une alternative : au lieu d'avaler la chose, l'étoile peut la manger progressivement, pendant des milliards d'années. »

L'équipe du MIT comprend également Aaron Householder, Kaitlyn Shin, Saul Rappaport, Joheen Chakraborty et Emma Chickles, avec des collaborateurs de Caltech, de l'Université d'Hawaï, de l'Instituto de Astrofísica de Canarias et de l'Universidad de La Laguna en Espagne, et du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Le premier indice est venu du Zwicky Transient Facility (ZTF), qui balaie le ciel à la recherche d'objets dont la luminosité change. Opérant avec un télescope à l'observatoire Palomar en Californie, le ZTF photographie de façon répétée de grandes portions du ciel nocturne, captant des événements soudains comme les supernovas, les sursauts gamma et les collisions d'étoiles à neutrons.

Il y a plusieurs années, Burdge a remarqué un schéma étrange dans les données du ZTF. Les astronomes utilisent les courbes de lumière pour suivre les changements de luminosité ; les supernovas produisent généralement une forme arrondie, en cloche. Mais ce signal traçait à plusieurs reprises quelque chose ressemblant à un triangle. « Je me souviens avoir regardé cela pour la première fois et avoir pensé que les étoiles ne produisent pas de signaux triangulaires comme ça », se rappelle-t-il.

À l'époque, Burdge et ses collègues étudiaient une « binaire veuve noire » – un système où une étoile à neutrons en rotation rapide dépouille un compagnon plus petit, nommé d'après l'araignée qui dévore son partenaire. Ils se sont demandé si le signal triangulaire pouvait être une autre veuve noire. Mais les binaires veuves noires typiques montrent un fort contraste de masse, produisant un mouvement de fouet distinctif du compagnon plus petit. Ce signal n'en montrait aucun. « Nous ne voyions pas ce mouvement de va-et-vient ici », dit Burdge. « Cela n'avait aucun sens. Nous ne pouvions pas expliquer ce que c'était. »

Cela a conduit à une autre idée : peut-être que les deux objets avaient des masses relativement faibles, leur permettant d'orbiter doucement sans mouvement dramatique. « Si vous avez moins de masse dans le système global, les choses peuvent orbiter doucement les unes autour des autres sans se fouetter d'avant en arrière », explique Burdge. « C'était l'idée. Mais nous n'avions aucune preuve. Et cet étrange triangle est resté là pendant des années. »

Finalement, Burdge et Aaron Householder, un étudiant diplômé du Département des sciences de la Terre, de l'atmosphère et des planètes du MIT, sont revenus au signal. En utilisant les données du ZTF, ils ont localisé la source à environ 300 années-lumière. Ils ont ensuite pointé plusieurs télescopes vers ZTF J0440+2325 pour l'étudier en détail.

Une mesure clé était l'oscillation causée par l'attraction gravitationnelle mutuelle des objets. Elle était bien plus faible que ce que produisent les binaires veuves noires. « C'était le véritable argument décisif »