variable cataclysmique

Dans le nuage dense de gaz et de poussière où naissent les étoiles massives, deux jeunes étoiles se sont récemment frôlées de très près. Leur danse ne dure qu'une soixantaine d'années, et pour la première fois, les astronomes en ont observé les détails.

Toutes les cinq heures, dans le système binaire IPHAS J190812.63+045728.1, un moment survient où une étoile en cache complètement une autre. Pendant 18 minutes, la naine blanche et son disque surchauffé disparaissent de la vue, ne laissant dans l'obscurité que son modeste voisin rouge.

Toutes les cinq heures, dans le système binaire IPHAS J190812.63+045728.1, un moment survient où une étoile en cache complètement une autre. Pendant 18 minutes, la naine blanche et son disque surchauffé disparaissent de la vue, ne laissant dans l'obscurité que son modeste voisin rouge.

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.

Un ballon de baudruche qui se dégonfle par à-coups file à travers la pièce — le jet frappe tantôt d'un côté, tantôt de l'autre. C'est exactement ce que fait une étoile mourante lorsqu'elle éjecte son enveloppe gonflée.

Cinq mille doigts robotisés du spectrographe DESI se tendent vers le foyer du télescope. Chaque nuit, ils capturent cent mille signatures lumineuses. Parmi ces enregistrements se cachent des systèmes binaires serrés avec une naine blanche — les variables cataclysmiques.

Deux patineurs sur un lac gelé à perte de vue. Ils sont si loin l'un de l'autre que leurs silhouettes ne sont plus que des points, et leur attraction mutuelle, un concept presque théologique. Selon les préceptes de Newton, ils devraient tourner dans une valse d'une lenteur spéculative. Mais les télescopes voient autre chose.

Le télescope James Webb a plongé son regard dans un monde double étrange. Là, une étoile morte — une naine blanche — fait rôtir lentement son compagnon, une naine brune. L'objet nommé ZTFJ0038+2030 effectue une orbite complète en quelques heures seulement.

Les radiotransitoires à longue période (LPT) forment une classe énigmatique découverte récemment. Leurs impulsions durent des minutes ou des heures, et personne n'en comprenait la nature. ASKAP J1745-5051, capté par le télescope australien ASKAP, est le premier à avoir reçu une explication complète.

La lumière traverse un film froissé – et en ressort légèrement modifiée. C'est à peu près ce que ressentent les ondes gravitationnelles nées dans l'Univers primordial lorsqu'elles traversent la répartition grumeleuse des galaxies et de la matière noire.

Une goutte d'hélium froid frôle dangereusement un trou noir. Ce n'est pas une simple goutte : c'est une étoile morte de la taille de la Terre, mais dont la masse est comparable à celle du Soleil.

Un pendule oscille tout seul, mais parfois il se met soudainement à balancer si fort qu'il manque de se décrocher. C'est à peu près ce qui arrive à la naine blanche GD 1212 — une étoile de la taille de la Terre, mais avec une masse presque égale à celle du Soleil.

En 1963, Maarten Schmidt a percé la nature des quasars — ces noyaux actifs lointains qui brillent plus fort que des galaxies entières. Depuis, nous savons qu'en leur cœur se cachent des trous noirs supermassifs qui transforment la matière qui tombe en une lumière éblouissante.

En 2022, les astronomes ont commencé à découvrir d'étranges balises cosmiques — les sursauts radio à longue période. Contrairement aux pulsars rapides découverts par Jocelyn Bell Burnell en 1967, ces objets s'allumaient avec une périodicité de plusieurs dizaines de minutes à plusieurs heures.

Deux étoiles éteintes, de la taille de la Terre mais chacune plus lourde que le Soleil, tournent l'une autour de l'autre en se rapprochant toujours plus, jusqu'à ce que l'une percute l'autre. Le choc déclenche une explosion thermonucléaire, et naît une supernova de type Ia. Ces éruptions servent de balises cosmiques pour mesurer les distances dans l'Univers.

Lorsqu'une étoile à neutrons et un trou noir fusionnent, ils émettent des ondes gravitationnelles — des ondulations de l'espace-temps qui atteignent la Terre. Ces ondulations portent l'empreinte de leur dernière danse : l'orbite précédant la collision est souvent allongée, comme une ellipse.

Le phare clignote régulièrement une fois par seconde. S'il se déplace en cercle, ses éclats arrivent tantôt un peu plus tôt, tantôt un peu plus tard – et trahissent un compagnon invisible. C'est exactement ainsi que les astronomes ont démasqué le compagnon caché de l'étoile IY Lyrae.

Toutes les 15 heures, dans une constellation située à 57 années-lumière de nous, se produit une petite éclipse solaire. La minuscule naine blanche — une étoile de la taille de la Terre mais plus lourde que le Soleil — plonge derrière le disque de la naine rouge.

Les étoiles doubles perdent de la vitesse comme un patineur qui ralentit sa rotation en écartant les bras. Dans une paire serrée, une étoile transfère de la matière vers une naine blanche.

Autour de certaines étoiles binaires serrées, où une naine blanche aspire de la matière à son étoile compagne, les astronomes observaient une arche lumineuse. On la prenait pour une onde de choc — le lieu où le vent stellaire rapide percute le gaz interstellaire. Mais de nouvelles observations montrent que l'arche n'est pas unique.

La naine blanche WDJ165335.21-100116.33 est le noyau refroidi d'une étoile, de la taille de la Terre mais avec une masse comparable à celle du Soleil. À sa surface se trouve une tache chaude inhabituelle qui apparaît et disparaît. Les astronomes n'arrivaient pas à comprendre pourquoi la luminosité de l'étoile changeait toutes les 80 heures.

Au milieu du XXe siècle, l'astronome Vera Rubin a découvert que les étoiles aux confins des galaxies se déplacent trop vite — une masse invisible les retient. C'est ainsi qu'est né le mystère de la matière noire. Elle n'émet pas de lumière, mais se manifeste par la gravitation.

Les éclipses dans les étoiles doubles sont comme une horloge : la naine blanche (le résidu dense d'une étoile) passe régulièrement devant sa compagne, et la lumière s'éteint brièvement. Mais pour la plupart de ces paires, l'horloge avance ou retarde de quelques secondes sur des années. Les astronomes ont mesuré ces dérèglements dans 43 systèmes et ont trouvé une régularité.

La géante rouge de la constellation du Cygne s'est tellement dilatée que ses couches externes se déversent sur sa petite mais lourde voisine, une naine blanche. Le gaz tourbillonne autour de la naine comme l'eau autour d'un siphon de baignoire, puis s'y abat.

Dans le noyau dense de l'amas globulaire NGC 6397, où les étoiles se bousculent comme des passagers à l'heure de pointe, les astronomes ont remarqué un couple étrange.

Dans l'étang d'étoiles de la Voie lactée, quelqu'un a jeté une pierre invisible. Ses ondulations ne se sont pas propagées dans l'eau, mais dans le mouvement des étoiles : dans une région de 200 sur 50 parsecs, leur vitesse verticale moyenne est inférieure de 7 km/s à celle des étoiles voisines. L'écart est statistiquement significatif au niveau de 6σ, ce qui exclut une coïncidence.

Quatre heures cinquante-huit minutes. À ce rythme, tel un métronome, quelque chose passe devant la naine blanche ZTF J1944+4557, assombrissant sa lumière d'un tiers, parfois de près de la moitié.