dimanche 25 novembre 2018

Découverte inédite d'un système triple de naines blanches


Une équipe d'astrophysiciens européens vient de découvrir le premier système triple d'étoiles naines blanches. Deux d'entre elles forment un couple resserré tandis que la troisième tourne autour du couple. Ces trois naines blanches sont étonnamment similaires, montrant qu'elles ont co-évoluées. 




Ce système triple est nommé J1953−1019. Marti Perpinyà-Vallès (Université Warwick à Coventry) et ses collaborateurs espagnols, britanniques et néerlandais, exploitaient les données de Gaia à la recherche de couples de naines blanches intéressantes à analyser avec d'autres télescopes. Ils ont tout d'abord sélectionné 57201 étoiles dans le catalogue du Sloan Digital Sky Survey, parmi les candidates naines blanches, mais ayant une probabilité supérieure à 50% et les ont recherchées dans les données astrométriques et photométriques du télescope Gaia. Les données de Gaia permettent de ne conserver que les véritables naines blanches dans la liste des candidates, d'une manière non ambiguë. Les astronomes ont dû pour cela prendre en compte le mouvement propre des étoiles, qui est forcément assez important du fait que la distance de ces étoiles est relativement faible. Le point commun de ces naines blanches est en effet leur faible luminosité intrinsèque, qui implique que les seules naines blanches facilement observables sont à une distance assez faible et ont donc un mouvement apparent sur le ciel qui peut être important. La position des naines blanches dans le relevé du SDSS datant de 2005 et dans celui de Gaia datant de 2015 ne coïncidait pas tout à fait mais les données de vitesse et de distances offertes par Gaia ont permis aux chercheurs de projeter en arrière dans le temps les candidates de Gaia et de séparer clairement les naines blanches apparaissant non liées entre elles et celles qui montraient un mouvement solidaire et formaient donc des systèmes liés gravitationnellement. 

C'est ainsi qu'est sorti du lot J1953−1019, avec ses trois naines blanches liées entre elles, situé à 130 parsecs, soit 424 années-lumière. Le système est composé d'un couple, séparé de 303,25 UA seulement (45,37 milliards de km) autour duquel tourne la troisième naine blanche à 6399 UA. Perpinyà-Vallès et ses collègues, une fois trouvé ce système triple résolu pour la première fois, ont utilisé le télescope chilien SOAR (South Astrophysical Research) de 4,1 m et son spectrographe Goodman dans la nuit du 5 mai 2018 pour déduire les paramètres physiques des trois compagnes à partir des spectres de leur lumière : leur température, leur masse, leur gravité de surface, leur âge de refroidissement et la masse de leur étoile progénitrice.
Toutes les trois ont une atmosphère d'hydrogène pur et une masse très similaire comprise entre 0,60 et 0,63 masses solaires. La température des composantes B et C formant le couple resserré est quasi identique : 22 104 et 22 223 K, tandis que celle de la composante A est de 13 715 K. Leur âge de refroidissement est également quasi identique pour les composantes B et C avec 40 et 42 millions d'années tandis que celui de la composante A est de 290 millions d'années. Quant à la masse des étoiles progénitrices à l'origine de ces trois naines blanches, les astrophysiciens l'estime à une valeur comprise entre 1,6 et 2,6 masses solaires. Perpinyà-Vallès et ses collaborateurs concluent de ces paramètres très proches pour les trois étoiles qu'elles ont coévoluées, ayant suivi le même chemin évolutif à très peu d'intervalle de temps.

Et à partir des paramètres astrophysiques du système, les chercheurs analysent quelle devrait être l'évolution future du trio. La configuration étant celle d'un couple très resserré entouré par une troisième compagne un peu plus éloignée, un phénomène de perturbations gravitationnelles qu'on appelle des oscillations de Lidov-Kozai pourraient théoriquement avoir lieu et déstabiliser le couple interne jusqu'à provoquer sa collision. Mais les auteurs montrent dans leur analyse qu'une telle perturbation reste improbable ici. Mais, si elle a tout de même lieu, la fusion des deux naines blanches B et C pourrait mener selon eux à une supernova de type Ia alors que la somme des masses des deux composantes (0,62 + 0,60 masse solaire) est inférieure à la limite de Chandrasekhar (1,44 masses solaires). Ce phénomène serait induit via le processus de "détonation prompte" (qui a été proposé théoriquement par l'astrophysicien Ken Shen et ses collaborateurs en 2017).


Source

Discovery of the first resolved triple white dwarf
M Perpinyà-Vallès,  A Rebassa-Mansergas,  B T Gänsicke,  S Toonen, J J Hermes,  N P Gentile Fusillo,  P-E Tremblay
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (22 november 2018)


Illustration

J1953−1019 imagé par le télescope PanSTARRS, les trois étoiles A, B et C sont visibles en bleu (M Perpinyà-Vallès et al.)