Une étoile clignote toutes les 38 secondes. Ce n'est pas un scintillement aléatoire : à l'intérieur de la naine blanche WD 0158−160, des oscillations régulières se produisent, comme les battements d'un métronome invisible. Grâce au rythme de ces battements et à la distance précise de l'étoile, les astronomes ont calculé sa masse et sa température, sans même un coup d'œil au spectre.
Habituellement, on pèse une naine blanche grâce aux raies d'absorption de sa lumière : comme on identifie des empreintes digitales, on détermine la quantité de matière et son degré de chauffe. Mais les raies sont élargies par la convection, la pression et des effets subtils dans l'atmosphère, et différents modèles donnent des réponses différentes. Ici, ils ont suivi une autre voie : ils n'ont pas décomposé la lumière en couleurs, mais ont écouté le pouls de l'étoile.
Le rythme des pulsations dépend de la façon dont la densité et la température varient de la surface au centre. Si l'on connaît l'intervalle moyen entre les battements, 38.1 secondes pour cette étoile, on peut restreindre les configurations internes possibles. Mais un seul rythme ne suffit pas : plusieurs paires « masse-température » différentes donnent le même intervalle. Il faut une seconde aiguille.
Cette aiguille, c'est la luminosité. Grâce aux données du télescope spatial Gaia, la distance de l'étoile est connue à 0.3% près : 68.5 parsecs, soit 223 années-lumière. Connaissant la distance et l'éclat apparent, on calcule la quantité de lumière réellement émise par l'étoile. Or cette luminosité dépend de la surface, donc du rayon, qui à son tour est lié à la masse et à la température. Deux aiguilles, le rythme et la luminosité, pointent vers un point unique dans la mer des paramètres.
Lorsque les deux aiguilles ont été placées sur la carte des modèles, elles se sont croisées en un seul endroit : une masse de 0.608 masse solaire et une température de surface de 24 600 kelvins. Auparavant, ces estimations dépendaient de la façon dont les raies spectrales étaient modélisées ; désormais, il existe une méthode indépendante. On peut l'appliquer à une dizaine d'autres naines blanches pulsantes pour vérifier si les méthodes habituelles ne mentent pas.
Le métronome à l'intérieur de l'étoile continue de tictaquer. Maintenant, nous avons une boussole pour, grâce à son rythme et à son éclat, trouver le chemin vers les véritables propriétés de ces objets fascinants.
L'intervalle moyen des périodes de la naine blanche WD 0158−160 est de 38.1 secondes, soit à peu près la durée d'une oscillation de luminosité provoquée par une onde gravitationnelle à l'intérieur d'une étoile de la taille de la Terre. La masse de l'étoile est de 0.6 masse solaire, ce qui signifie que la matière est comprimée à une densité d'environ une tonne par centimètre cube.