Les étoiles O, les plus brillantes, ne vivent pas seules

Une étude réalisée avec le très grand télescope (VLT) de l’ESO a montré que la plupart des étoiles de grande masse très brillantes, qui conditionnent l’évolution des galaxies, ne vivent pas seules. Pratiquement les trois quarts d'entre elles se révèlent avoir, à proximité, une étoile « compagne », bien plus que ce que l’on pensait auparavant.

L’univers est un endroit très varié et nombreuses sont les étoiles assez différentes du Soleil. Une équipe internationale a utilisé le VLT pour étudier ce que l’on appelle les étoiles de type O. Elles ont une température très élevée, une masse extrêmement importante et sont très lumineuses. Elles ont une vie courte et violente et jouent un rôle clé dans l’évolution des galaxies. Ces étoiles sont également liées à des phénomènes extrêmes comme les « étoiles vampires » – lorsqu’une étoile plus petite aspire la matière à la surface de sa voisine plus volumineuse – et les sursauts gamma. « Ces étoiles sont de véritables monstres, déclare Hugues Sana (University of Amsterdam, Pays-Bas), premier auteur de cette étude. Elles ont une masse d’au moins 15 fois celle du Soleil et peuvent être jusqu’à un million de fois plus brillantes. Ces étoiles sont si chaudes qu’elles brillent d’une lumière bleuâtre très lumineuse et la température à leur surface dépasse les 30.000 °C. »

Les astronomes ont étudié un échantillon de 71 étoiles de type O individuelles et en paires (étoiles binaires) dans six jeunes amas d’étoiles de la Voie lactée, proches de la Terre. En analysant la lumière provenant de ces cibles de manière bien plus précise que précédemment, l'équipe a découvert que 75 % de toutes les étoiles de type O appartiennent à des systèmes binaires, une proportion plus grande que prévu, et la première détermination précise de ce nombre. Mais, plus important encore, ils ont trouvé que la proportion de ces paires, dont les étoiles sont suffisamment proches l’une de l’autre pour interagir (par fusion stellaire ou par transfert de masse avec ce que l’on appelle les étoiles vampires), est de loin plus conséquente que quiconque ne l’avait envisagé, engendrant des répercussions profondes pour notre compréhension de l’évolution des galaxies.

Les étoiles de type O constituent juste une fraction d’un pourcentage d’étoiles dans l’univers, mais les phénomènes violents qui leur sont attribués signifient qu’elles ont un effet considérable sur leur environnement. Les vents et les chocs en provenance de ces étoiles peuvent à la fois déclencher et stopper la formation stellaire, leurs radiations alimentent le rayonnement des nébuleuses brillantes, leurs supernovae enrichissent les galaxies avec leurs éléments lourds essentiels à la vie et elles sont associées aux sursauts gamma, qui sont parmi les phénomènes les plus énergétiques de l’univers. Les étoiles de type O sont, par conséquent, impliquées dans de nombreux mécanismes conditionnant l’évolution des galaxies. « La vie d’une étoile est fortement affectée s’il y a une autre étoile dans son voisinage, déclare Selma de Mink (Space Telescope Science Institute, États-Unis), coauteur de l’étude. Si deux étoiles sont en orbite l’une autour de l’autre en étant très proches, elles peuvent finalement fusionner. Mais, même si elles ne le font pas, une des étoiles aspirera bien souvent la matière de la surface de sa voisine. »

Les fusions d’étoiles, qui selon l’estimation de cette équipe constituent le sort final d’environ 20 à 30 % des étoiles de type O, sont des événements violents. Mais, même le scénario des étoiles vampires, comparativement plus doux, qui compte pour une autre part de 40 à 50 % des cas, a de profonds effets sur l’évolution de ces étoiles. Jusqu’à maintenant, les astronomes considéraient majoritairement que les orbites serrées d’étoiles binaires massives étaient une exception, nécessaire seulement pour expliquer des phénomènes exotiques comme les binaires X (à rayonnement X), les pulsars doubles et les trous noirs binaires.

Cette nouvelle étude montre que pour interpréter correctement l’univers, on ne peut pas réaliser cette simplification : ces étoiles doubles massives ne sont pas simplement courantes, leur vie est fondamentalement différente de celle des étoiles individuelles.