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L’étoile au centre de notre système solaire aurait pu avoir une sœur il y a longtemps – la question est : où est-elle passée ? (Crédit : Serenity Strull/Getty Images)

De nombreuses étoiles de notre galaxie existent par paires, mais notre Soleil constitue une exception notable. Les scientifiques découvrent désormais des indices selon lesquels il aurait pu avoir autrefois un compagnon. La question est : où est-il passé ?

Notre Soleil est un peu un nomade isolé. En orbite dans l’un des bras spiraux de la Voie lactée, il nous emmène dans un voyage autour de la galaxie environ une fois par an. 230 millions d’années seul. L’étoile la plus proche de notre Soleil, Proxima Centauri, est à 4,2 années-lumière, si éloignée qu’il faudrait même le vaisseau spatial le plus rapide jamais construit depuis plus de 7 000 ans atteindre.

Cependant, partout où nous regardons dans notre galaxie, l’étoile au centre de notre système solaire apparaît de plus en plus comme une anomalie. Étoiles binaires – étoiles qui gravitent autour de la galaxie inexorablement liées entre elles par paires – semble être courant. Récemment, les astronomes ont même repéré une paire en orbite à une proximité étonnamment proche au trou noir supermassif qui se trouve au cœur de la Voie lactée – un endroit qui, selon les astrophysiciens, provoquerait la formation des étoiles. déchirés les uns des autres ou écrasés par la gravité intense.

En fait, les découvertes de systèmes stellaires binaires sont désormais si courantes que certains scientifiques pensent que peut-être toutes les étoiles étaient autrefois dans des relations binaires – nés en couplechacun avec un frère ou une sœur stellaire. Cela a conduit à une question intrigante : notre propre Soleil était-il autrefois aussi une étoile binaire, son compagnon perdu depuis longtemps ?

C’est certainement une possibilité, déclare Gongjie Li, astronome au Georgia Institute of Technology aux États-Unis. “Et c’est très intéressant.”

Heureusement pour nous, notre Soleil n’a pas de compagnon aujourd’hui. Si tel était le cas, l’attraction gravitationnelle d’un frère solaire aurait pu perturber l’orbite de la Terre et des autres planètes, condamnant notre maison à passer d’une chaleur extrême à un froid terrible d’une manière qui aurait pu être trop inhospitalière pour la vie.

Mais lorsque notre Soleil s’est formé pour la première fois il y a 4,6 milliards d’années, la situation était peut-être différente.

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Le Soleil fournit une grande partie de l’énergie nécessaire à la vie, mais qui sait ce qui serait arrivé à la Terre s’il y avait eu un frère solaire dans les parages (Crédit : Nasa)

Les étoiles se forment quand nuages ​​géants de poussière et de gaz des dizaines d’années-lumière à travers des nuages ​​froids et regroupés. La matière à l’intérieur de ces nébuleuses – comme celles-ci des cocons de gaz et de poussière sont connus – s’effondrent sous l’effet de la gravité en morceaux toujours plus grands. Ce faisant, il commence à se réchauffer sur des millions d’années, déclenchant finalement la fusion nucléaire pour créer une protoétoile avec un disque de débris restants tournant autour d’elle, qui forme des planètes.

En 2017, Sarah Sadavoy, astrophysicienne à l’Université Queen’s au Canada, a utilisé les données d’une étude radio du nuage moléculaire de Persée – une pépinière stellaire remplie de jeunes systèmes d’étoiles binaires – pour conclure que le processus de formation des étoiles pourrait préférentiellement former des protoétoiles par paires. . En fait, elle et ses collègues ont estimé que c’était si probable qu’ils ont suggéré toutes les étoiles peuvent se former par paires ou des systèmes multi-étoiles.

“Vous obtenez de petits pics de densité à l’intérieur de ces cocons, et ceux-ci sont capables de s’effondrer et de former plusieurs étoiles, ce que nous appelons un processus de fragmentation”, explique Sadavoy. “S’ils sont très loin [from each other]ils pourraient ne jamais interagir. Mais s’ils sont beaucoup plus proches, la gravité a une chance de les maintenir liés ensemble. »

Les travaux de Sadavoy ont montré qu’il était possible que toutes les étoiles aient commencé comme une binaire et que, même si certaines restent liées indéfiniment, d’autres se désagrègent rapidement en un million d’années. “Les étoiles vivent des milliards d’années”, dit-elle. “C’est un incident dans le grand schéma des choses. Mais il se passe tellement de choses dans cet incident.”

Cela soulève la question de savoir si la même chose aurait pu être vraie pour notre Soleil. Il n’y a aucune raison de penser le contraire, dit Sadavoy. Mais “si on se formait avec un compagnon, on le perdait”, dit-elle.

Il est probable que n’importe quel compagnon se perdrait désormais parmi la mer d’étoiles que nous voyons dans le ciel nocturne – Sarah Sadavoy

“Il est difficile de produire autant d’objets que nous en voyons dans les confins du nuage d’Oort” sans étoile compagnon, explique Siraj, avec des milliards, voire des milliards d’objets en orbite dans le nuage d’Oort. Si une planète supplémentaire comme la Planète Neuf devait être découverte, expliquer comment une telle planète s’est retrouvée si loin du Soleil serait “très difficile”, dit Siraj, à moins d’invoquer la main gravitationnelle perturbatrice d’une étoile compagne. “Cela pourrait augmenter la capture de comètes et les chances que le système solaire capture une planète”, dit-il.

Konstantin Batygin, planétologue au California Institute of Technology aux États-Unis. a proposé pour la première fois l’existence de Planet Nine en 2016 basé sur le regroupement d’objets distants, n’est pas si sûr de cette idée. “Un compagnon binaire n’est en aucun cas nécessaire pour expliquer le nuage d’Oort”, explique Batygin. “Vous pouvez expliquer pleinement l’existence du nuage d’Oort simplement par le fait que le Soleil s’est formé dans un amas d’étoiles et que, à mesure que Jupiter et Saturne ont atteint leurs masses actuelles, ils ont éjecté un tas d’objets.” Même la Planète Neuf peut être expliquée simplement par « le passage d’étoiles dans l’amas de naissance », dit-il.

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Le système stellaire le plus proche de la Terre est le groupe Alpha Centauri, qui comprend les étoiles binaires Alpha Centauri A et Alpha Centauri B (Crédit : Nasa)

Cependant, dans un document de recherche récemment publié, Batygin suggère que le le bord intérieur du nuage d’Oort pourrait être expliqué par une étoile compagnon. “Ce que nous avons découvert en effectuant des simulations informatiques, c’est qu’à mesure que les objets se dispersent, ils commencent à interagir avec le compagnon binaire”, explique Batygin. “Ils peuvent se détacher des orbites de Jupiter et de Saturne et rester piégés dans le nuage d’Oort intérieur.”

Il serait peut-être possible de confirmer si cette idée est vraie avec un nouveau télescope au Chili, appelé le Observatoire Vera Rubindevrait s’allumer l’année prochaine et réaliser l’étude la plus détaillée jamais réalisée sur le ciel nocturne au cours des 10 années suivantes. “Au fur et à mesure que Vera Rubin se met en ligne et commence à cartographier la structure du nuage d’Oort de manière plus détaillée, nous pouvons voir s’il existe une empreinte digitale claire du compagnon binaire”, explique Batygin.

Une autre signature possible de l’impact d’un compagnon binaire est que notre Soleil est très légèrement incliné, de environ sept degrésau plan du système solaire. Une explication possible à cela est l’attraction gravitationnelle d’une autre étoile, qui a déséquilibré notre Soleil. “Je pense que l’explication la plus naturelle est la présence d’une étoile compagne au début”, explique Batygin, un effet que nous observons dans d’autres étoiles binaires à travers la galaxie.

Mais même si ces premières preuves s’avèrent exactes, retrouver le jumeau disparu de notre Soleil pourrait s’avérer une perspective bien plus difficile. Il est probable que n’importe quel compagnon serait désormais “perdu parmi la mer d’étoiles que nous voyons dans le ciel nocturne”, explique Sadavoy.

Cependant, les étoiles nées dans la même région de l’espace que notre Soleil pourraient avoir une composition similaire car elles auront été forgées à partir du même mélange de gaz et de poussières, ce qui en ferait de véritables frères et sœurs. En 2018, des scientifiques ont identifié l’une de ces étoiles « jumelles » de notre Soleil, de taille et de composition chimique similaires, située à moins de 200 années-lumière. Mais avant de trop s’enthousiasmer, il convient de rappeler que le nuage de gaz et de poussière dans lequel notre Soleil est né a probablement aussi formé “des centaines ou des milliers d’étoiles”, explique Sadavoy. Tous ces éléments auraient une composition similaire, ce qui signifie qu’il n’y aurait aucun moyen de savoir si l’un d’entre eux est le véritable compagnon de notre Soleil. Même alors, aucun compagnon de notre Soleil n’aurait peut-être pas été une étoile de taille similaire. “Cela aurait pu être un [smaller] une étoile naine rouge, ou une étoile plus chaude et plus bleue”, explique Sadavoy.

Nasa/JPL-Caltech/Université de l’Arizona

Les astronomes commencent à trouver des exoplanètes autour de systèmes d’étoiles binaires, ce qui pourrait signifier qu’elles auraient des soleils jumeaux dans le ciel (Crédit : Nasa/JPL-Caltech/Université de l’Arizona)

Bien que trouver et identifier le compagnon possible de notre Soleil semble intimidant, la perspective qu’il s’agisse autrefois d’une étoile binaire soulève des implications intéressantes pour les planètes autour d’autres étoiles, connues sous le nom d’exoplanètes. Cela démontrerait notamment que dans notre système solaire, l’existence de la vie et la survie de nos planètes n’étaient pas diminuées par la présence d’une autre étoile. “De nombreux systèmes exoplanétaires découverts sont en orbite autour de binaires stellaires”, explique Li. Certains d’entre eux gravitent autour de l’une des deux étoiles, appelés systèmes circumstellaires, tandis que d’autres orbiter autour des deux étoiles et avoir un ciel avec deux soleils comme la planète fictive Tatooine dans Star Wars. C’est ce qu’on appelle les systèmes circumbinaires.

Cependant, nous voyons parfois des compagnons binaires causer des ravages dans de tels systèmes. “Cela dépend de la distance à laquelle se trouve l’étoile”, explique Li. Si l’étoile est plus proche, elle peut « déplacer les orbites planétaires » et les pousser vers des formes excentriques et non circulaires. “Dans les systèmes circumstellaires, les planètes pourraient avoir une excentricité élevée”, explique Li. “Mais cela ne les rend pas nécessairement instables.” Cela peut cependant provoquer d’importants changements de température sur la planète à mesure qu’elle se rapproche et s’éloigne de l’étoile, dit-il.

Pour notre propre planète, il semble que l’existence possible d’un compagnon binaire de notre Soleil n’ait pas gêné notre propre existence il y a longtemps. Et à mesure que les scientifiques examinent de plus en plus en détail les régions les plus éloignées de notre système solaire, ils pourraient bien découvrir d’autres signes prouvant qu’il a existé – une signature durable qui attend d’être trouvée.

S’il existe, il pourrait être là-bas, quelque part, avec son propre système solaire. “Il n’est peut-être pas trop en retard ni en avance”, déclare Sadavoy. “Ou cela pourrait être de l’autre côté de la galaxie et nous ne le saurions pas.

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