Les scientifiques ont découvert une étoile, HD 45166, qui devrait évoluer en magnétar. Cette étoile introduit la nouvelle catégorie des étoiles massives magnétiques à hélium et offre des indices sur les origines des magnétars, qui possèdent les champs magnétiques les plus puissants de l’Univers.
Un nouveau type d’étoile donne des indices sur l’origine mystérieuse des magnétars
Les magnétars sont les aimants les plus puissants de l’Univers. Ces étoiles mortes très denses dotées de champs magnétiques ultra-puissants peuvent être trouvées partout dans notre galaxie, mais les astronomes ne savent pas exactement comment elles se forment. Désormais, en utilisant plusieurs télescopes à travers le monde, dont l’Observatoire européen austral (ESO), les chercheurs ont découvert une étoile vivante susceptible de devenir un magnétar. Cette découverte marque la découverte d’un nouveau type d’objet astronomique – les étoiles massives à hélium magnétique – et met en lumière l’origine des magnétars.
Bien qu’elle ait été observée pendant plus de 100 ans, la nature énigmatique de l’étoile HD 45166 ne pouvait pas être facilement expliquée par les modèles conventionnels, et on en savait peu sur elle au-delà du fait qu’elle fait partie d’une paire d’étoiles.(1)est riche en hélium et est quelques fois plus massive que notre Soleil.
À l’aide de plusieurs télescopes à travers le monde, y compris les installations de l’Observatoire européen austral (ESO), les chercheurs ont découvert une étoile vivante susceptible de devenir un magnétar, une étoile morte ultra-magnétique. Cette vidéo résume la découverte. Crédit : ESO
« Cette étoile est devenue une de mes obsessions », explique Tomer Shenar, auteur principal d’une étude sur cet objet publiée aujourd’hui dans Science et astronome à l’Université d’Amsterdam, aux Pays-Bas. « Tomer et moi appelons HD 45166 la ‘star zombie’‘« , explique Julia Bodensteiner, co-auteure et astronome de l’ESO, basée en Allemagne. « Ce n’est pas seulement parce que cette étoile est si unique, mais aussi parce que j’ai dit en plaisantant qu’elle transformait Tomer en zombie. »
Ayant déjà étudié des étoiles similaires riches en hélium, Shenar pensait que les champs magnétiques pourraient résoudre le problème. En effet, les champs magnétiques sont connus pour influencer le comportement des étoiles et pourraient expliquer pourquoi les modèles traditionnels n’ont pas réussi à décrire HD 45166, située à environ 3 000 années-lumière de nous dans la constellation du Monocéros. « Je me souviens d’avoir eu un moment Eurêka en lisant la littérature : ‘Et si l’étoile était magnétique ?' », explique Shenar, qui est actuellement basé au Centre d’astrobiologie de Madrid, en Espagne.
Cette vue d’artiste montre HD 45166, une étoile massive récemment découverte comme possédant un puissant champ magnétique de 43 000 gauss, le champ magnétique le plus puissant jamais découvert dans une étoile massive. Les vents intenses de particules s’éloignant de l’étoile sont piégés par ce champ magnétique, enveloppant l’étoile dans une coque gazeuse, comme illustré ici.
Les astronomes pensent que cette étoile finira sa vie sous la forme d’un magnétar, un cadavre stellaire compact et hautement magnétique. À mesure que HD 45166 s’effondre sous l’effet de sa propre gravité, son champ magnétique se renforcera et l’étoile finira par devenir un noyau très compact doté d’un champ magnétique d’environ 100 000 milliards de gauss – le type d’aimant le plus puissant de l’Univers.
HD 45166 fait partie d’un système binaire. En arrière-plan, nous avons un aperçu de la compagne de HD 45166, une étoile bleue normale qui orbite à une distance beaucoup plus grande que celle signalée précédemment.
Shenar et son équipe ont entrepris d’étudier l’étoile en utilisant plusieurs installations à travers le monde. Les principales observations ont été réalisées en février 2022 à l’aide d’un instrument du télescope Canada-France-Hawaï capable de détecter et de mesurer les champs magnétiques. L’équipe s’est également appuyée sur des données d’archives clés prises avec le spectrographe optique à portée étendue alimenté par fibre (FEROS) de l’Observatoire de La Silla de l’ESO au Chili.
Une fois les observations terminées, Shenar a demandé au co-auteur Gregg Wade, expert en champs magnétiques dans les étoiles au Collège militaire royal du Canada, d’examiner les données. La réponse de Wade a confirmé l’intuition de Shenar : « Eh bien, mon ami, quelle que soit cette chose, elle est définitivement magnétique. »
L’équipe de Shenar avait découvert que l’étoile possédait un champ magnétique incroyablement puissant, de 43 000 gauss, faisant de HD 45166 l’étoile massive la plus magnétique trouvée à ce jour.(2) « La surface entière de l’étoile à hélium possède un champ magnétique presque 100 000 fois plus puissant que celui de la Terre », explique le co-auteur Pablo Marchant, astronome à l’Institut d’astronomie de la KU Leuven en Belgique.
Cette observation marque la découverte de la toute première étoile massive à hélium magnétique. « C’est excitant de découvrir un nouveau type d’objet astronomique », dit Shenar, « surtout quand il s’est caché à la vue de tous depuis le début. »
Cette vidéo montre une animation artistique de HD 45166, une étoile massive récemment découverte comme possédant un puissant champ magnétique de 43 000 gauss, le champ magnétique le plus puissant jamais trouvé dans une étoile massive. Les vents intenses de particules s’éloignant de l’étoile sont piégés par ce champ magnétique, enveloppant l’étoile dans une coque gazeuse, comme illustré ici. Crédit : ESO/L. Calçada
De plus, il fournit des indices sur l’origine des magnétars, des étoiles mortes compactes dotées de champs magnétiques au moins un milliard de fois plus puissants que celui du HD 45166. Les calculs de l’équipe suggèrent que cette étoile finira sa vie en tant que magnétar. En s’effondrant sous l’effet de sa propre gravité, son champ magnétique se renforcera et l’étoile finira par devenir un noyau très compact avec un champ magnétique d’environ 100 000 milliards de gauss.(3) — le type d’aimant le plus puissant de l’Univers.
Shenar et son équipe ont également découvert que HD 45166 avait une masse inférieure à celle rapportée précédemment, environ deux fois la masse du Soleil, et que sa paire d’étoiles orbite à une distance bien plus grande qu’on ne le pensait auparavant. De plus, leurs recherches indiquent que HD 45166 s’est formé par la fusion de deux étoiles plus petites riches en hélium. « Nos découvertes remodèlent complètement notre compréhension du HD 45166 », conclut Bodensteiner.
Remarques
- Alors que HD 45166 est un système binaire, dans ce texte, HD 45166 fait référence à l’étoile riche en hélium, et non aux deux étoiles.
- Le champ magnétique de 43 000 gauss est le champ magnétique le plus puissant jamais détecté dans une étoile qui dépasse la limite de masse de Chandrasekhar, qui est la limite critique au-dessus de laquelle les étoiles peuvent s’effondrer en étoiles à neutrons (les magnétars sont un type de étoile à neutrons).
- Dans ce texte, un milliard fait référence à un suivi de neuf zéros et un billion fait référence à un suivi de 12 zéros.
L’équipe est composée de Tomer Shenar (Institut Anton Pannekoek d’astronomie, Université d’Amsterdam, Pays-Bas (API), maintenant au Centre d’astrobiologie, Madrid, Espagne), Gregg Wade (Département de physique et des sciences spatiales, Collège militaire royal de Canada, Canada), Pablo Marchant (Institut d’astronomie, KU Leuven, Belgique (KU Leuven)), Stefano Bagnulo (Observatoire et planétarium d’Armagh, Royaume-Uni), Julia Bodensteiner (Observatoire européen austral, Garching, Allemagne ; KU Leuven), Dominic M Bowman (KU Leuven), Avishai Gilkis (École de physique et d’astronomie, Université de Tel Aviv, Israël), Norbert Langer (Argelander-Institut für Astronomie, Université de Bonn, Allemagne ; Institut Max Planck de radioastronomie, Bonn, Allemagne), André Nicolas-Chené (Laboratoire national de recherche en astronomie optique-infrarouge de la National Science Foundation, Hawai’i), Lidia Oskinova (Institut für Physik und Astronomie, UniversitÖt Potsdam, Allemagne (Potsdam)), Timothy Van Reeth (KU Leuven), Hugues Sana ( KU Leuven), Nicole St-Louis (Département de physique, Université de Montréal, Complexe des sciences, Canada), Alexandre Soares de Oliveira (Institut de recherche et développement, Universidade do Vale do Paraíba, São José dos Campos, Brésil), Helge Todt (Potsdam) et Silvia Toonen (API).
