L’étoile à neutrons « Black Widow » met une heure pour orbiter autour de l’étoile qui grille

Notre soleil est seul dans cette galaxie, sans compagnon proche en orbite avec lui. Mais les systèmes stellaires binaires sont très courants, et notre voisin le plus proche semble être un système stellaire triple. Compte tenu du nombre de types d’étoiles différents, de nombreux systèmes multi-étoiles ont un mélange organique particulier, avec des étoiles géantes instables en orbite à côté d’étoiles relativement régulières.

Dans le numéro de mercredi de Nature, les chercheurs rapportent une rareté : une étoile à neutrons « veuve noire » qui est suffisamment proche de sa compagne pour la faire exploser avec des radiations. Si le processus se poursuit, l’étoile finira par s’évaporer et mourir. Et pour faire bonne mesure, le couple a également un compagnon lointain qui est une ancienne et rare étoile naine.

Recherche d’anomalies

Début des travaux sur les archives Installation de transport en commun de Zwicky. ZTF est conçu pour surveiller l’ensemble du ciel de l’hémisphère nord tous les deux jours et utilise un logiciel pour repérer tout ce qui change. Souvent, cela peut signifier que quelque chose explose : l’étoile s’illumine soudainement (dans certains cas, elle devient visible de la Terre pour la première fois) parce qu’elle a explosé en supernova.

Mais cette recherche recherchait des changements transitoires de luminosité : des choses qui s’allumaient périodiquement et s’estompaient à nouveau. Cela est souvent dû à des partenaires en orbite, et les chercheurs ont utilisé leur recherche pour rechercher spécifiquement des binaires proches, dans lesquels deux étoiles orbitent à des distances parfaitement adaptées à notre système solaire. Étant donné que les deux étoiles s’éclipsent du point de vue de la Terre, la quantité totale de lumière atteignant la Terre changera périodiquement.

L’une des choses qui est ressortie du sondage s’appelait ZTF J1406 + 1222, et c’était… bizarre. Des observations de suivi ont confirmé que la lumière du système présentait un motif semblable à une onde sinusoïdale, montant et descendant régulièrement. Mais elle l’a fait selon un horaire bref, avec une fréquence d’à peine plus d’une heure. Ce comportement n’a pas été causé par l’éclipse car certaines longueurs d’onde de lumière ont montré un changement plus significatif que d’autres – certaines longueurs d’onde ont connu une différence d’intensité de 13 fois sur un cycle d’une heure. Si ZTF J1406 + 1222 incluait une éclipse stellaire, la plupart des longueurs d’onde connaîtraient des changements d’intensité similaires.

Étant donné que l’explication évidente ne semble pas fonctionner, les chercheurs se sont tournés vers les explications les moins évidentes mais toujours plausibles. Et celui qu’ils ont préféré comprenait également une étoile autour de laquelle un proche compagnon invisible tournait en orbite. Mais dans ce cas, le compagnon invisible produisait de grandes quantités de rayonnement qui chauffaient l’étoile. Ce processus produit essentiellement une étoile qui a un côté « jour » qui est baigné de rayonnement, il est donc plus énergique et plus brillant, et le côté « nuit » émet la luminosité intérieure de l’étoile.

Quelle est la quantité d’énergie nécessaire pour obtenir ce genre de différence de luminosité ? Les chercheurs l’estiment en unités complètement inutiles d’ergs/sec ; Mettez les unités qui sont au moins quelque peu compréhensibles, cela peut être environ 10^{1 2} mégatonnes par seconde. Ce qui, selon la plupart des normes, représente beaucoup de rayonnement.

araignées sans toile

Il n’y a que peu de choses qui peuvent produire ce type de rayonnement. Les chercheurs ont exclu les naines blanches, qui produisent beaucoup de rayonnement dans la région ultraviolette du spectre. ZTF J1406 + 1222 ne semble pas avoir beaucoup d’excédent là-bas, ce qui signifie qu’une naine blanche est peu probable. Cela laisse une étoile à neutrons comme explication la plus probable.

Ce n’est pas la première fois qu’un système proche d’une étoile à neutrons est observé. Nous en avons assez vu pour qu’ils aient choisi leur propre terminologie. La première personne identifiée ramassa le nom.Pulsar de la veuve noire« dans lequel une étoile à neutrons plongeait son compagnon dans suffisamment de rayonnement pour le détruire. Les découvertes ultérieures de systèmes similaires ont été regroupées dans la classe des binaires de veuve noire, qui est devenue un sous-ensemble de la classification générale des binaires d’araignées.

Un examen plus approfondi de ZTF J1406 + 1222 a montré que l’étoile avait des raies d’absorption d’hydrogène dans son spectre. C’est assez inhabituel, étant donné que la plupart des étoiles sont constituées d’hydrogène à haute énergie qui produit beaucoup d’émissions. Mais dans ce cas, le rayonnement semble avoir poussé une grande quantité d’hydrogène loin de l’étoile, où il peut absorber le rayonnement de l’environnement. Ceci est cohérent avec l’idée qu’il s’agit du système Black Widow, où l’étoile doit s’évaporer.

ZTF J1406 + 1222 se trouve être le duo de veuves noires le plus proche identifié à ce jour et soulève des questions sur la façon dont il s’est formé. Mais ces questions vont au-delà de la partie binaire du système de la veuve noire. Les observations ont également révélé qu’une étoile voisine est probablement liée gravitationnellement, ce qui en fait un système à trois étoiles. Et bien sûr, cette étoile est aussi du côté bizarre, appartenant à une classe appelée (je n’invente pas ça) les sous-nains cool. Ceux-ci sont très anciens et contiennent de très faibles niveaux d’éléments autres que l’hydrogène et l’hélium.

Enfin, non seulement les composants individuels de ce système sont bizarres, mais le système dans son ensemble est assez bizarre. Le compagnon extérieur orbite autour de 600 unités astronomiques (une UA est la distance moyenne entre la Terre et le Soleil). À cette distance, la force gravitationnelle est faible et toute perturbation peut briser le système à trois étoiles. Ce qui est particulièrement étrange car l’orbite du système s’approche du noyau galactique et a peut-être vu une explosion de supernova lors de la formation de l’étoile à neutrons, ce qui signifie que ZTF J1406 + 1222 a de nombreuses excuses pour se briser maintenant.

Tout cela renforce la principale conclusion de ceux qui l’ont découvert : le ZTF J1406 + 1222 est un système intéressant qui mérite beaucoup de suivi supplémentaire.

tempérer la nature2022. DOI : 10.1038 / s41586-022-04551-1 (À propos des DOI).