Comment la rotation et les compagnons cachés faussent l'âge des étoiles express

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Une personne sur une vieille photo se tient dans une foule tout en tournant sur elle-même — deviner son âge est presque impossible. C'est à peu près ainsi que les astronomes déterminent l'âge et la masse des étoiles lointaines, et ils se trompent souvent. Pour les étoiles un peu plus massives que le Soleil (de 1,4 à 2,5 fois sa masse), les méthodes habituelles comme les « horloges » basées sur la composition chimique fonctionnent mal. Au lieu de cela, les scientifiques construisent des diagrammes de vie stellaire — les isochrones (des lignes où les étoiles ont le même âge et la même composition, mais des masses différentes) — et ajustent les données d'observation. Mais ces diagrammes ne tiennent pas compte de deux distorsions importantes : la rotation rapide et le fait qu'une étoile peut ne pas être seule, mais en couple avec un compagnon invisible.

Les auteurs de la nouvelle étude ont construit une véritable usine à étoiles virtuelle. Ils ont créé des milliers d'étoiles modèles avec différentes vitesses de rotation, masses, inclinaisons d'axe et probabilités d'avoir un compagnon. Ensuite, ils ont « observé » ces étoiles comme le feraient des télescopes, et ont examiné à quel point les grilles isochrones standard se trompent. Il s'est avéré que pour les jeunes étoiles, qui viennent tout juste d'atteindre la séquence principale (comme notre Soleil, mais au début de sa vie), l'âge est sous-estimé de deux fois ou plus. En revanche, pour les étoiles qui ont vécu plus de 10 % de leur durée de vie, l'âge est au contraire surestimé d'environ 31 %, avec une dispersion de 27 %. La masse, elle, est confondue en moyenne d'un dixième de masse solaire — cela semble peu, mais pour les planètes, c'est critique.

Les exoplanètes — les planètes autour d'autres étoiles — dépendent directement des propriétés de leur étoile. Si nous nous trompons sur l'âge et la masse, nous évaluerons incorrectement si une planète peut être habitable, comment elle évolue, et même si nous la remarquerons du tout. L'outil RAPID, créé par les auteurs, permet d'estimer rapidement, à partir des données d'observation, la probabilité de différentes masses et âges stellaires, en tenant compte de la rotation et de la binarité possible. C'est comme obtenir non pas une seule photo, mais tout un album avec des corrections pour le mouvement et la compagnie.