Les astronomes ont détecté un « chant » inhabituel provenant d’une étoile géante rouge verrouillée en orbite avec un trou noir, en utilisant les données du Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA. Cette découverte, réalisée dans le système Gaia BH2 (à environ 3 800 années-lumière), suggère que l’étoile a une histoire violente – potentiellement fusionnée avec une autre étoile dans le passé. Cette découverte met en évidence la façon dont les systèmes de trous noirs peuvent remodeler l’évolution stellaire de manière surprenante.
Dévoilement d’intérieurs stellaires à travers les tremblements d’étoiles
Tout comme les tremblements de terre révèlent la structure interne de la Terre, les scientifiques ont utilisé les séismes d’étoiles détectés par TESS pour sonder sous la surface de la géante rouge. Ces oscillations, ou vibrations, agissent comme un sismographe cosmique, permettant aux chercheurs de comprendre la composition interne et l’histoire de l’étoile.
L’équipe, dirigée par Daniel Hey de l’Université d’Hawaï, a découvert que la géante rouge était exceptionnellement riche en éléments lourds (« riches en alpha »), une caractéristique que l’on retrouve généralement dans les étoiles plus anciennes. Cependant, les tremblements de terre ont révélé qu’elle n’avait qu’environ 5 milliards d’années, soit plus jeune que prévu compte tenu de sa composition chimique. Cette divergence suggère que l’étoile ne s’est pas formée de manière isolée. L’explication la plus plausible est qu’elle a gagné en masse suite à une collision ou une fusion avec une autre étoile, ou en consommant de la matière pendant la formation du trou noir.
Un passé qui tourne rapidement ?
Pour ajouter au mystère, la géante rouge tourne beaucoup plus vite (une fois tous les 398 jours terrestres) que les étoiles typiques de son âge. Cette rotation rapide conforte en outre la thèse d’une fusion passée. Les interactions des marées avec son compagnon trou noir pourraient également contribuer à cette rotation, mais la vitesse suggère une origine plus dramatique.
“Si cette rotation est réelle, elle ne peut pas être expliquée uniquement par la rotation de naissance de l’étoile”, note Joel Ong, chercheur Hubble de la NASA. “L’étoile doit avoir été mise en rotation grâce à des interactions de marée avec son compagnon, ce qui conforte l’idée que ce système a une histoire complexe.”
Une autre énigme : le compagnon pauvre en métaux de Gaia BH3
La même équipe a étudié un autre système de trous noirs, Gaia BH3 (à 2 000 années-lumière de la Terre), et a découvert que son étoile compagnon manquait particulièrement d’éléments lourds («pauvre en métaux»). Étonnamment, cette étoile n’a pas les oscillations attendues, un phénomène qui remet en question les modèles existants d’évolution stellaire.
Cette absence de vibrations observables pourrait indiquer des propriétés internes uniques ou une histoire de formation inhabituelle. L’équipe prévoit d’autres observations à l’aide du vaisseau spatial Gaia de l’ESA pour confirmer les résultats du séisme stellaire et affiner sa compréhension de ces systèmes particuliers.
Ces découvertes démontrent que les systèmes binaires avec des trous noirs sont bien plus dynamiques qu’on ne le pensait auparavant. En étudiant ces interactions, les astronomes peuvent débloquer de nouvelles connaissances sur l’évolution stellaire, les fusions galactiques et la formation des trous noirs eux-mêmes. Les recherches en cours promettent d’en révéler encore plus sur la vie turbulente de ces compagnons cosmiques.
