jeudi 20 juin 2024
Des scientifiques impliquant principalement en France le CNRS, l’Université Grenoble Alpes et le LESIA de l’Observatoire de Paris-PSL, ont observé pour la première fois des naines brunes orbitant très près d’étoiles brillantes en combinant des données du satellite astrométrique Gaia et de l’instrument interférométrique Gravity ; un exploit en termes de résolution spatiale pour ce type de systèmes. Les résultats de cette étude sont publiés dans la revue Astronomy & Astrophysics.
© ESA
Les objets observés orbitent autour de leurs étoiles à des distances équivalentes à la distance entre la Terre et le Soleil. Sur huit compagnons [1], l’équipe de recherche a pu mettre en évidence que cinq objets sont des naines brunes, des objets sous-stellaires encore peu connus, dont la masse est intermédiaire entre celle d’une planète et celle d’une étoile [2]. Ces dernières sont très difficiles à détecter compte tenu de leur faible luminosité, et d’autant plus à proximité d’étoiles mille fois plus brillantes.
Une proximité qui soulève des questions sur la formation de ces objets. En outre, certains des flux lumineux observés sont plus faibles que celui prédit par les modèles théoriques. Cela pourrait indiquer que certaines de ces naines brunes sont binaires : elles comporteraient elles aussi un compagnon plus petit dans leur orbite.
Ces observations inédites ont été rendues possible par la combinaison de deux observatoires, la mission spatiale Gaia, et le VLTI (Very Large Telescope Interferometer), formé de quatre télescopes de 8m situé sur le mont Paranal, au Chili.
Le satellite astrométrique Gaia a répertorié depuis l’espace des centaines de milliers de systèmes multiples en caractérisant leurs positions et leurs mouvements. Il a ainsi permis aux scientifiques d’identifier les huit étoiles à cibler. Au sol, l’instrument GRAVITY [3], qui équipe le VLTI, joue le rôle d’une loupe : il est capable de mesurer avec une précision inégalée la position des objets dans ces systèmes et leur spectre. Il a ainsi pu capter les signaux lumineux des huit compagnons pré-identifiés par Gaia.
Les scientifiques ont ensuite mesuré la luminosité et la masse [4] de ces objets et ont pu en déduire qu’il s’agissait de naines brunes pour cinq d’entre eux. Jusqu’à ce jour, ces « compagnons cachés » des étoiles étaient invisibles.
Ce résultat, à paraître le 20 juin 2024 dans la revue Astronomy & Astrophysics, donne un premier aperçu de la puissance de la combinaison Gaia-GRAVITY. Les conclusions de cette étude apportent de nouvelles perspectives pour comprendre la formation de ces objets célestes atypiques que sont les naines brunes, mais aussi sur la formation des exoplanètes et des planètes de notre Système solaire.
[1] Un compagnon est un objet en orbite autour d’une étoile.
[2] L’une des différences entre l’étoile et la planète est la capacité à générer de l’énergie, et donc à émettre de la lumière. Une étoile est suffisamment massive pour brûler l’hydrogène en son cœur, ce dont n’est pas capable une planète. Dans le cas de la naine brune, elle n’est pas suffisamment massive pour brûler l’hydrogène, mais reste beaucoup plus massive qu’une planète. A titre d’exemple, une naine brune est environ trente fois plus massive que la planète Jupiter, mais environ trente fois moins massive que le Soleil.
[3] GRAVITY utilise un processus appelé interférométrie : l’orientation simultanée de plusieurs télescopes au sol pointant sur un seul astre permet une résolution très fine qui rend possible l’observation d’objets très petits et de faible luminosité.
[4] La luminosité ainsi que la masse sont deux indicateurs clés pour comprendre comment l’objet s’est refroidi dans le temps, et ainsi retracer sa formation.
