Les systèmes d'étoiles binaires ne sont pas rares. Les systèmes ne sont pas non plus où une étoile est un reste comme une naine blanche ou une étoile à neutrons, et son compagnon est sur la séquence principale. Dans ces systèmes, le reste dense peut éloigner le matériau de l'étoile de séquence principale. Cela peut créer des supernovae violents de type 1a dans le cas d'une naine blanche, et l'émission de rayons X extrêmement puissants dans le cas d'une étoile à neutrons.
Dans de nouvelles recherches, les astronomes ont observé la variable cataclysmique Binary Star V Sagittae (V SGE). Il est extrêmement brillant pour son type, indiquant que l'étoile de l'accréteur tire une énorme quantité de matériau du donneur, qui se rassemble à la surface de l'accréteur avant de s'enflammer et de s'évaser vivement.
La recherche, « V SGE: Source SuperSoft ou binaire chaud exotique? I. Une campagne X-Shooter en haut état » est publiée dans la revue Avis mensuels de la Royal Astronomical Society. L'auteur principal est Pasi Hakala du Finnish Center for Astronomy with ESO.
V SGE a une étoile de séquence principale avec environ 3,3 masses solaires, qui est l'étoile donneuse dans la paire. L'autre star est l'accréteur, et bien que les astronomes pensaient que c'était un nain blanc pendant longtemps, les observations plus récentes suggèrent que c'est une étoile de rayons de loup, qui est étroitement liée aux nains blancs. V SGE est inhabituel et a perplexe les astronomes depuis des décennies.
« V Sagittae n'est pas un système d'étoiles ordinaire – c'est le plus brillant du genre et a dérouté des experts depuis sa découverte en 1902 », a déclaré le professeur Phil Charles de l'Université de Southampton, qui a été impliqué dans l'étude.
« Notre étude montre que cette extrême luminosité est due à la naine blanche en suçant la vie de son étoile compagnon, en utilisant la matière accrue pour la transformer en un inferno flamboyant. C'est un processus si intense qu'il va thermonucléaire sur la surface du nain blanc, brillant comme une balise dans le ciel nocturne. »
Ses émissions optiques sont très variables et extrêmement complexes. Les astrophysiciens ont eu du mal à interpréter ses caractéristiques, et ils observent la star depuis longtemps. Cependant, les nouvelles observations de ce travail ont révélé un anneau circumbinaire qui aide à expliquer ce qui se passe.
L'anneau circumbinaire n'a pas été capturé visuellement. Les chercheurs ont rassemblé des spectres de V SGE avec le X-Shooter, un spectrographe puissant sur le très grand télescope d'ESO au Chili. Les lignes d'émission qu'ils ont observées, y compris les vitesses qu'ils ont révélées, ne peuvent pas être expliquées par les étoiles elles-mêmes.
« Plus important encore, (a) cette fonctionnalité ne varie pas en phase orbitale, et (b) est centrée à la vitesse systémique, ce qui signifie que ces caractéristiques d'émission ne suivent pas le mouvement de l'une ou l'autre des composants stellaires », écrivent les auteurs.
« Nous pensons que la seule explication plausible de ce comportement est qu'elles proviennent d'un anneau ou d'un disque de matière circumbinaire qui a échappé au binaire. »
Pour tester leur idée, les chercheurs ont pris les spectres et l'ont modélisé. « Nos simulations montrent que, comme la matière s'échappe du lobe Roche du WD, il forme un anneau ou des anneaux autour du binaire, avec un rayon d'environ 2 à 4 séparations binaires », écrivent les auteurs. Le lobe Roche est une région autour d'une paire étoile ou binaire où le gaz et la poussière sont liés à la gravitation aux étoiles.
Pour que le gaz forme l'anneau, l'étoile de l'accréteur doit dessiner une quantité extrêmement importante de matériau de l'étoile du donneur. La majeure partie se déroule vers le disque d'accrétion de l'accréteur, mais pas tous.
« Cette bague inattendue, formée à partir des débris de la fête désordonnée, nous donne un indice qui pourrait changer ce que nous savons sur la façon dont les stars vivent et meurent », a déclaré l'auteur principal Hakala dans un communiqué de presse.
« Le nain blanc ne peut pas consommer toute la masse transférée de son jumeau Hot Star, donc il crée cette bague cosmique brillante », a expliqué Hakala.
Il y a eu plusieurs explications concurrentes pour les caractéristiques inhabituelles de V SGE. Certains chercheurs pensaient que c'était une paire d'étoiles très chaudes et que la luminosité n'était pas un anneau, mais le résultat de vents chauds des deux étoiles en collision. Mais cela ne peut pas expliquer la variabilité à court terme ou à long terme du système, selon les auteurs.
Les auteurs pensent que le disque circumbinaire explique le mieux V SGE, et que la variabilité est due au «comportement chaotique du disque d'accrétion intérieur sous une irradiation intense», écrivent-ils.
Ils pensent que le disque d'accrétion intérieur autour de l'étoile accroisée a deux modes d'inclinaison qu'il fait des allers-retours à partir de chaotique. « La même inclinaison peut alors persister pour un intervalle prolongé (de jours à des années) avant que le prochain événement » Flipping « n'ait lieu », expliquent les auteurs.
« La vitesse à laquelle ce système stellaire condamné se précipite sauvagement, probablement en raison de l'extrême luminosité, est un signe effréné de sa fin imminente et violente », a expliqué Hakala.
Beaucoup de ces types de binaires peuvent être stables pendant des milliards d'années, tant que le transfert de masse entre eux est faible et stable. Dans ce cas, l'étoile d'accréteur rassemble à plusieurs reprises une couche de gaz de l'étoile donneuse à sa surface. Finalement, lorsque la masse s'accumule, elle explose comme une nova et le cycle peut recommencer.
Le co-auteur de l'étude, le Dr Rodríguez-Gil, de l'Institut de l'Espagne de Astrofisica de Canarias, a expliqué: « La question qui s'accumule sur la naine blanche est susceptible de produire une explosion de Nova dans les années à venir, au cours desquelles V Sagittae deviendrait visible avec l'œil nu. » Mais la Nova n'est que le début de la fin.
Dans certains de ces arrangements binaires, les étoiles finissent par entrer en collision les unes avec les autres. Cela peut se produire si la star du donneur évolue en un géant, ce qui rend le système instable et conduisant à une collision. Une collision peut également se produire si l'étoile du donneur devient une naine blanche. Dans ce cas, la paire d'étoiles pourrait entrer dans une enveloppe et spirale communes, finalement explosant.
« Mais lorsque les deux étoiles se brisent enfin et exploseraient, ce serait une explosion de supernova si brillante qu'elle sera visible de la Terre même pendant la journée », conclut Rodriguez-Gil.
