Deux nouveaux astres aux propriétés étranges

Une équipe constituée de membres du grand public et de chercheurs en astrophysique vient tout juste de découvrir deux naines brunes aux propriétés très étranges. Les naines brunes sont des astres qui ressemblent beaucoup à des planètes géantes gazeuses comme la planète Jupiter dans notre système solaire. Cependant, elles sont plus lourdes que Jupiter, avec des masses jusqu’à 75 fois plus importantes, et elles ne sont pas nécessairement en orbite autour d’une étoile. On les appelle parfois des super-Jupiters pour cette raison. Les naines brunes sont beaucoup plus froides que les étoiles, et on doit ainsi les étudier avec des caméras infrarouges.

Les naines brunes sont en fait à mi-chemin entre les planètes et les étoiles : elles se forment d’une façon similaire, c’est-à-dire à partir d’un nuage de gaz interstellaire qui s’effondre sur lui-même par force de gravité. Lorsqu’un fragment de gaz accumule ainsi plus de 75 fois la masse de Jupiter, des réactions nucléaires s’amorcent en son cœur, lui permettant de devenir une étoile chaude et brillante. Dans le cas contraire, on aura plutôt affaire à une naine brune. Celles-ci commencent leur vie avec une température sous les 2500°C et se refroidissent en vieillissant. Ce sont des températures très froides en comparaison avec les étoiles, qui peuvent atteindre 45000°C ! Nous connaissons même une naine brune, WISE 0855-0714, qui est si petite et vieille que sa température atteint les 0°C. Nous pensons que des précipitations sous forme de neige existent dans sa haute atmosphère !

Une simulation physique d’un événement de formation d’étoiles. On y voit un nuage de gaz interstellaire s’effondrer sur lui-même le long de filaments, pour former des centaines d’étoiles. Les régions de gaz plus froides sont montrées en bleu, et les régions plus chaudes sont en rouge. Crédit : Matthew Bate, University of Exeter.

C’est le projet Backyard Worlds: Planet 9 qui a permis la découverte des deux naines brunes plutôt étranges, qui se nomment WISEA J041451.67−585456.7 et WISEA J181006.18−101000.5. Ce projet rassemble des images du télescope spatial WISE de la NASA. Celui-ci a pris des images de tout le ciel avec ses « yeux » infrarouges, et ce de nombreuses fois entre les années 2010 et 2019. Le site web de Backyard Worlds: Planet 9 permet au grand public d’inspecter des vidéos combinant des images du ciel à travers les années pour y identifier des astres qui se déplacent avec le temps. Le but : chercher l’hypothétique « Planète 9 », depuis la conjecture de son existence en 2019 par deux astrophysiciens, et d’identifier des naines brunes dans notre voisinage de notre galaxie.

Les deux naines brunes ont attiré l’attention des astrophysiciens par leurs propriétés très étranges : on pense qu’elles sont très vieilles et font peut-être partie des premières générations d’étoiles et naines brunes formées dans le disque de notre galaxie, il y a environ 10 milliards d’années. À cette époque, le gaz interstellaire était presque uniquement composé d’hydrogène et d’hélium, sans éléments plus lourds. Pour cette raison, la composition de ces deux naines brunes est très atypique. On pense qu’elles sont justement environ 75 fois plus massives que Jupiter, et elles sont ainsi tout juste à la limite d’avoir pu devenir des étoiles. Certains chercheurs pensent même que des réactions nucléaires auraient pu démarrer, puis s’arrêter plusieurs fois au début de leur vie, un peu comme le moteur d’une voiture qui s’étouffe ! L’étude future de ces nouvelles naines brunes pourra ainsi nous permettre de mieux comprendre les conditions chimiques dans le passé lointain de notre galaxie, et d’en apprendre plus sur les réactions nucléaires qui prennent place au cœur des petites étoiles.

Une vidéo montrant le déplacement de WISEA J181006.18−101000.5 (point rouge au centre) par rapport aux étoiles d’arrière-plan entre 2010 et 2019, tel que vu par le télescope WISE. Crédit : Dan Caselden, WiseView.