Il faut presque deux mois au couple stellaire J05+50 pour boucler une orbite autour de leur centre commun. Depuis la Terre, il apparaît comme un point faible dans la constellation d’Hercule, à 4625 parsecs de nous. La photométrie de l’étoile binaire ne montre qu’un lent balancement de luminosité, tel le pouls d’un cœur géant. C’est ainsi que s’est révélé ce rare ballet stellaire : deux géantes rouges – des soleils dilatés aux dimensions colossales au stade avancé de l’évolution stellaire – exécutent une danse en couple, entrelaçant étroitement leurs destins.

Le lobe de Roche – une frontière invisible au-delà de laquelle la matière d’une étoile n’est plus retenue par sa gravité – est rempli chez la moins massive des deux partenaires. La géante rouge, dont la masse ne représente qu’un huitième de celle de sa voisine, s’écoule lentement vers l’étoile plus massive. Les spectrographes de LAMOST ont capté la trace de ce flux : dans la raie de l’hydrogène Hα, un décalage vers le bleu est apparu, comme si le gaz s’éloignant de nous filait vers le récepteur. Probablement, un mince disque d’accrétion se forme déjà autour de l’étoile principale – une tornade de matière enroulée par la rotation.

Pour dresser un portrait détaillé du système, les scientifiques ont utilisé tout un arsenal de méthodes. La spectroscopie à résolution moyenne, fournie par le télescope chinois LAMOST pendant 41 nuits, a séparé la contribution de chaque étoile et livré leurs vitesses, températures et même leur métallicité – légèrement inférieure à celle du Soleil. La photométrie de ZTF et du télescope infrarouge WISE a tracé une sinusoïde parfaite de l’éclat : aucune trace d’éclipse, seulement une déformation ellipsoïdale due à l’attraction mutuelle. Et le code PHOEBE, tel un chorégraphe, a calculé l’orbite en se basant sur toutes ces données. La simulation numérique dans MESA a remonté l’histoire : le système a commencé comme un couple serré avec une période de seulement 2,24 jours, puis l’échange de masse a élargi l’orbite jusqu’aux 60 jours actuels. Il a fallu tenir compte d’un effet subtil : la fuite d’énergie rotationnelle par rayonnement gravitationnel, décrite par les formules de Lev Landau et Lifchitz.

Une telle chorégraphie est vouée à une fin. Le transfert de matière freine le mouvement orbital – et dans 13 000 ans, une enveloppe commune engloutira les deux étoiles. Elles fusionneront en un seul astre, mais pour l’instant, J05+50 reste le premier et le seul exemple connu d’une paire de géantes rouges en phase active d’échange. Pour la théorie de l’évolution stellaire, c’est une illustration vivante d’une étape clé précédant la naissance des naines blanches et des sources d’ondes gravitationnelles. De tels systèmes sont un chaînon manquant permettant de calibrer les modèles de fusion que l’interféromètre spatial LISA commencera à détecter dans quelques années.

Deux géantes rouges dansent dans le vide. Leur valse dure 60 jours, mais chaque tour rapproche la catastrophe. Et quand l’orbite se contractera à l’extrême, le ballet stellaire s’achèvera par un accord final – une explosion dont on n’apprendra l’existence que 15 000 ans plus tard.