transfert de masse

Une étoile à neutrons est le vestige d'une étoile explosée, comprimé au point qu'une cuillère à café de sa matière pèserait aussi lourd qu'une montagne. À l'intérieur d'un tel objet, les protons et les neutrons sont tassés au plus près, et sous une pression énorme, des hyperons peuvent y apparaître — des particules contenant un quark étrange.

Deux étoiles tournent l'une autour de l'autre comme des danseurs qui se rapprochent puis s'éloignent. Avec le temps, l'une enfle et ses couches externes se déversent sur sa voisine. Celle qui reçoit la matière étrangère ne se distingue en rien d'une étoile solitaire — mais sa surface se souvient de tout.

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.

Autour d'une étoile qui vient de s'allumer, un tourbillon de poussière et de gaz tournoie. Ce tourbillon — le disque protoplanétaire — grandit en absorbant la matière du nuage environnant.

Au cœur des nuages moléculaires se cachent des amplificateurs naturels : les masers cosmiques. Ils fonctionnent comme des lasers, mais dans le domaine radio : des molécules excitées émettent ensemble des ondes de même fréquence, créant un faisceau lumineux intense.

Un disque de gaz pesant quatre cent mille soleils ceint le trou noir supermassif au centre de la Voie lactée. Son attraction agit comme un gouvernail gravitationnel : elle fait lentement mais inexorablement pivoter les orbites des étoiles binaires, les poussant vers une région où les forces de marée déchirent la paire.

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.

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.

Il y a un quart de siècle, Michel Mayor et Didier Queloz découvraient la première exoplanète de type Jupiter chaud — et brisaient tous les canons de la formation planétaire.

Au centre de la Voie lactée, là où règne sans partage le trou noir supermassif Sagittaire A* (dont la métrique fut obtenue pour la première fois par Karl Schwarzschild), l'étoile S4714 effectue un voyage vertigineux.

Une planète de la taille de Neptune s'est approchée trop près de son étoile. L'étoile commence à attirer les couches supérieures de la planète — le gaz s'en échappe comme l'eau d'un seau trop plein. Ce processus est appelé débordement par le lobe de Roche (c'est ainsi que les astronomes désignent la limite au-delà de laquelle l'étoile peut arracher de la matière à la planète).

Deux pierres tombent dans un étang. Chacune crée des ondulations, mais quand elles se heurtent, il y a une éclaboussure et un choc bref et sonore. C'est à peu près ainsi que sonne la fusion de deux étoiles à neutrons — ces résidus ultra-denses d'étoiles explosées.

Imaginez un funambule en équilibre au-dessus d'un gouffre. Chaque pas modifie la tension du fil, et le moindre déplacement du centre de gravité peut être fatal.

Les détecteurs captent les « ondulations » des ondes gravitationnelles provenant de la fusion de trous noirs ou d'étoiles à neutrons — comme un écho de la cuisine où se prépare un plat cosmique.

Deux patineurs tournent sur la glace. L'un, léger et prudent, tourne à peine. L'autre, massif et rapide, tourne à toute allure, et même dans des directions différentes. C'est à peu près le tableau que dressent les ondes gravitationnelles émises lors de la fusion de trous noirs.

Dans l'espace, on rencontre souvent des paires de trous noirs en fusion où l'un est nettement plus massif que l'autre. Cette différence de poids n'est pas qu'un simple chiffre : c'est une clé pour comprendre leur histoire commune.

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.

Deux trous noirs qui tournent l'un autour de l'autre se comportent comme un bateau qui rame avec des étoiles. Chaque étoile qui passe est rejetée, comme un coup de rame, et transmet de l'impulsion à la paire. On a longtemps pensé que cela ne faisait que rapprocher les trous noirs.

La dernière moisson d'ondes gravitationnelles a apporté son lot de mystères. Les détecteurs LIGO, Virgo et KAGRA ont capté des dizaines de signaux provenant de fusions de trous noirs, et sur le graphique de leurs masses, un vide béant apparaît : les objets plus lourds que 45 Soleils sont presque inexistants, et ceux qui existent…

Sur une étoile à neutrons — le résidu ultra-dense d'une étoile qui a explosé — du gaz tombe en permanence. Ce gaz s'accumule aux pôles magnétiques et y forme une montagne. Mais une montagne sur une étoile à neutrons ne ressemble pas à une montagne terrestre : elle n'est pas maintenue par de la roche, mais par les lignes de force du champ magnétique, comme de la limaille de fer sur un aimant.

Deux étoiles tournent autour d'un centre commun, absorbant le gaz d'un nuage environnant. Autour de chaque étoile et autour de la paire entière se forment des disques de gaz en rotation. De ces disques, comme des tuyaux d'arrosage, jaillissent des jets. À l'intérieur des disques, le gaz est constamment brassé — c'est l'instabilité magnétorotationnelle.

Les jeunes systèmes planétaires ressemblent à un orchestre qui vient de commencer une répétition : tous les musiciens s'efforcent de jouer au même rythme.

Deux braises sombres tournent l'une autour de l'autre si près que l'une commence à arracher des morceaux incandescents à l'autre. C'est ce que l'on observe dans le système ZTF J1239+8347, capté par le télescope Zwicky Transient Facility.

Un morceau de sucre posé sur une soucoupe à côté d'une tasse de thé brûlant. Si on le laisse tomber dans le thé, il se dissout en quelques minutes. Mais si on l'y plonge lentement, le sucre fond peu à peu, cédant sa douceur à la boisson. C'est un peu ce qui se passe dans deux paires d'étoiles récemment découvertes, sauf que le sucre est remplacé par une naine brune et le thé par une étoile.

Deux étoiles faibles tournent si près l'une de l'autre que l'une attire la matière de l'autre, comme une cuillère qui écume délicatement un bouillon. Pour la première fois, des astronomes ont calculé le destin de ces paires – les naines ultra-froides et les naines brunes, les habitants les plus froids et les plus ternes de la galaxie.

La nuit, sur une route déserte, un lampadaire clignote rarement, mais d'un coup à pleine puissance. C'est ainsi que se comportent les étoiles de type WZ Sge : elles couvent à peine visiblement pendant des années, puis s'embrasent d'un coup, devenant des centaines de fois plus brillantes.

Dans l'amas stellaire NGC 2158, âgé de plus d'un milliard d'années, les astronomes ont compté la fréquence des étoiles vivant en couple. Le télescope Hubble a observé l'amas très longtemps pour détecter les étoiles les plus faibles, celles qui pèsent moins d'un tiers de la masse du Soleil.

Pendant 39 ans, les astronomes ont enregistré comment l'étoile BE de la Lynx s'embrasait puis s'éteignait. Sa lumière pulse avec un rythme de quelques heures, comme un phare qui clignote sans arrêt. Mais dans ce rythme, il y a une anomalie : parfois les flashs arrivaient un peu plus tôt, parfois un peu plus tard.

Dans un amas stellaire, comme sur une piste de danse bondée, les étoiles massives restent rarement seules. Le plus souvent, elles tournent en paires ou en trios, et la distance entre elles peut être plus petite que celle de la Terre au Soleil.

La jeune étoile double IRS 44, dans la constellation d'Ophiuchus, évoque une cuisine animée : des flux de gaz, comme des jets de pâte, tombent sur un disque en rotation, et là où ils frappent, la chaleur naît.

Deux étoiles tourbillonnent dans une danse rapprochée. L'une est une étoile à neutrons, une sphère ultra-dense de la taille d'une ville mais avec une masse d'une fois et demie celle du Soleil. L'autre est une étoile ordinaire qui gonfle et transfère sa matière à sa voisine.

Les sursauts gamma courts sont des explosions colossales qui, en une fraction de seconde, libèrent une énergie comparable à celle que notre Soleil émettra sur des milliards d'années.