La Terre connaîtra un sort similaire dans 5 milliards d’années. —

Dans une étude qui paraîtra dans Nature, Des scientifiques du MIT, de l’Université de Harvard, de Caltech et d’ailleurs rapportent qu’ils ont observé une étoile en train d’avaler une planète, pour la première fois.

La disparition planétaire semble avoir eu lieu dans notre propre galaxie, à quelque 12 000 années-lumière de nous, près de la constellation Aquila en forme d’aigle. Là, les astronomes ont repéré une explosion d’une étoile qui est devenue plus de 100 fois plus brillante en seulement 10 jours, avant de s’estomper rapidement. Curieusement, ce flash chauffé à blanc a été suivi d’un signal plus froid et plus durable. Cette combinaison, en ont déduit les scientifiques, n’a pu être produite que par un seul événement : une étoile engloutissant une planète voisine.

“Nous voyions la phase finale de la déglutition”, explique l’auteur principal Kishalay De, postdoctorant à l’Institut Kavli d’astrophysique et de recherche spatiale du MIT.

Qu’en est-il de la planète qui a péri ? Les scientifiques estiment qu’il s’agissait probablement d’un monde chaud de la taille de Jupiter qui s’est rapproché en spirale, puis a été entraîné dans l’atmosphère de l’étoile mourante et, enfin, dans son noyau.

Un destin similaire arrivera à la Terre, mais pas avant 5 milliards d’années, lorsque le soleil devrait s’éteindre et brûler les planètes intérieures du système solaire.

“Nous voyons l’avenir de la Terre”, dit De. “Si une autre civilisation nous observait à 10 000 années-lumière alors que le soleil engloutissait la Terre, elle verrait le soleil s’éclaircir soudainement en éjectant de la matière, puis former de la poussière autour de lui, avant de redevenir ce qu’il était.”

Les co-auteurs de l’étude au MIT incluent Deepto Chakrabarty, Anna-Christina Eilers, Erin Kara, Robert Simcoe, Richard Teague et Andrew Vanderburg, ainsi que des collègues de Caltech, du Harvard and Smithsonian Center for Astrophysics et de plusieurs autres institutions.

Chaud et froid

L’équipe a découvert l’explosion en mai 2020. Mais il a fallu une autre année aux astronomes pour trouver une explication à ce que pourrait être l’explosion.

Le signal initial est apparu lors d’une recherche de données prises par le Zwicky Transient Facility (ZTF), géré à l’observatoire Palomar de Caltech en Californie. Le ZTF est une enquête qui scanne le ciel à la recherche d’étoiles dont la luminosité change rapidement, dont le motif pourrait être des signatures de supernovae, de sursauts gamma et d’autres phénomènes stellaires.

De cherchait dans les données ZTF des signes d’éruptions dans des binaires stellaires – des systèmes dans lesquels deux étoiles orbitent l’une autour de l’autre, l’une tirant la masse de l’autre de temps en temps et s’éclaircissant brièvement en conséquence.

“Une nuit, j’ai remarqué une étoile qui s’est illuminée d’un facteur 100 au cours d’une semaine, de nulle part”, se souvient De. “Cela ne ressemblait à aucune explosion stellaire que j’avais vue dans ma vie.”

Espérant trouver la source avec plus de données, De s’est penché sur les observations de la même étoile prises par l’observatoire Keck à Hawaï. Les télescopes Keck prennent des mesures spectroscopiques de la lumière des étoiles, que les scientifiques peuvent utiliser pour discerner la composition chimique d’une étoile.

Mais ce que De a trouvé l’a encore plus embrouillé. Alors que la plupart des binaires émettent des matériaux stellaires tels que l’hydrogène et l’hélium lorsqu’une étoile érode l’autre, la nouvelle source n’en émet aucun. Au lieu de cela, ce que De a vu était des signes de “molécules particulières” qui ne peuvent exister qu’à des températures très froides.

“Ces molécules ne sont visibles que dans les étoiles très froides”, explique De. “Et quand une étoile s’illumine, elle devient généralement plus chaude. Ainsi, les basses températures et les étoiles qui s’illuminent ne vont pas ensemble.”

“Une heureuse coïncidence”

Il était alors clair que le signal n’était pas d’un binaire stellaire. De a décidé d’attendre que d’autres réponses émergent. Environ un an après sa découverte initiale, lui et ses collègues ont analysé les observations de la même étoile, cette fois prises avec une caméra infrarouge à l’observatoire Palomar. Dans la bande infrarouge, les astronomes peuvent voir des signaux de matériaux plus froids, contrairement aux émissions optiques chauffées à blanc qui résultent des binaires et d’autres événements stellaires extrêmes.

“Ces données infrarouges m’ont fait tomber de ma chaise”, dit De. “La source était incroyablement brillante dans le proche infrarouge.”

Il semble qu’après sa bouffée de chaleur initiale, l’étoile ait continué à émettre de l’énergie plus froide au cours de l’année suivante. Ce matériau glacial était probablement du gaz de l’étoile qui a tiré dans l’espace et s’est condensé en poussière, suffisamment froid pour être détecté aux longueurs d’onde infrarouges. Ces données suggèrent que l’étoile pourrait fusionner avec une autre étoile plutôt que de s’éclaircir à la suite d’une explosion de supernovae.

Mais lorsque l’équipe a analysé plus en détail les données et les a associées aux mesures prises par le télescope spatial infrarouge de la NASA, NEOWISE, ils sont arrivés à une réalisation beaucoup plus excitante. À partir des données compilées, ils ont estimé la quantité totale d’énergie libérée par l’étoile depuis son explosion initiale et l’ont trouvée étonnamment petite – environ 1/1 000 de la magnitude de toute fusion stellaire observée dans le passé.

“Cela signifie que tout ce qui a fusionné avec l’étoile doit être 1 000 fois plus petit que toute autre étoile que nous avons vue”, explique De. “Et c’est une heureuse coïncidence que la masse de Jupiter soit d’environ 1/1 000 de la masse du soleil. C’est alors que nous avons réalisé : c’était une planète qui s’écrasait sur son étoile.”

Avec les pièces en place, les scientifiques ont finalement pu expliquer l’explosion initiale. La bouffée de chaleur brillante était probablement les derniers instants d’une planète de la taille de Jupiter entraînée dans l’atmosphère en montgolfière d’une étoile mourante. Alors que la planète tombait dans le noyau de l’étoile, les couches externes de l’étoile ont explosé, se déposant sous forme de poussière froide au cours de l’année suivante.

“Pendant des décennies, nous avons pu voir l’avant et l’après”, déclare De. “Avant, quand les planètes orbitent encore très près de leur étoile, et après, quand une planète a déjà été engloutie, et que l’étoile est géante. Ce qui nous manquait, c’était d’attraper l’étoile sur le fait, où vous avez une planète en ce destin en temps réel. C’est ce qui rend cette découverte vraiment excitante.

Cette recherche a été soutenue, en partie, par la NASA, la US National Science Foundation et la Heising-Simons Foundation.