Qu’est-ce qui a causé la forte atténuation de l’étoile ASASSN-21qj ?

En 2016, un groupe de chercheurs dirigé par l’astronome Tabetha Boyajian découvert une étoile, appelée KIC 8462852, dont la luminosité variait au fil du temps de manière irrégulière et non périodique. La star est devenue populairement connue sous le nom de star Tabby et a été créditée du titre d’étoile la plus mystérieuse de l’univers.

L’étoile de Tabby s’est estompée sur une période de plusieurs semaines, avec une atténuation lumineuse allant jusqu’à 20 %. Cette brusque variabilité était surprenante, incompatible avec une planète en transit : elle produirait des dépressions uniformes et régulièrement réparties dans le ciel. courbe de lumièreun à chaque fois entre l’étoile et l’observateur – selon des données d’archives remontant à près d’un siècle.

Le télescope spatial Kepler enregistré la diminution temporaire de la lumière dans une seule bande, dans le visible. Mais pour déterminer la cause de l’atténuation, il fallait observer la courbe de lumière à différentes longueurs d’onde.

un nuage de poussière

Ces observations supplémentaires ont révélé que la cause n’était pas un corps solide mais un nuage de poussière équivalant à un milliardième de la masse de la Terre, c’est-à-dire semblable à celui d’une comète. Bien que modeste, cela nuage de poussière Cela devait provenir d’une collision catastrophique entre deux (ou plusieurs) corps mineurs du système planétaire.

En 2021, le décompte était d’une douzaine d’étoiles similaires à KIC 8462852, mais aucune avec une atténuation aussi profonde et prolongée.

Un nouveau cas : ASASSN-21qj

Cette année-là, nous avons trouvé une étoile semblable au Soleil qui a perdu subitement jusqu’à 90% de sa luminosité pendant quelques semaines. Cette atténuation presque complète a été identifiée de manière inattendue par un programme de recherche de supernova, le Enquête automatisée All Sky pour les supernovae (ASASSN).

L’ASASSN a continué à surveiller l’étoile, désormais nommée ASASSN-21qj, et une alerte a été envoyée via The Astronomer’s Telegram, ce qui a incité les équipes du monde entier à terminer leur étude.

Quelle est la cause de la gradation et de l’excès des infrarouges ?

Après avoir observé à différentes longueurs d’onde, nous avons remarqué un comportement presque périodique dans l’assombrissement complexe de la courbe de lumière, que nous associons à un nuage de poussière. Nous en déduisons que la poussière est composée de silicate amorphe riche en magnésium (caractéristique des comètes et des astéroïdes du système solaire) et qu’elle orbite autour de son étoile à environ la moitié de la distance entre Mercure et le Soleil.

Nous analysons également l’excès dans le proche infrarouge d’ASASSN-21qj, capturé par le satellite NEOWISE. La température correspondante, environ 700-1 300 K (ou 400-1 000 °C), est cohérente avec le réchauffement de la poussière par l’étoile hôte, juste à la distance estimée à partir de la quasi-période susmentionnée. Nous estimons que la masse totale du nuage de poussière équivaut aux deux millionièmes de la masse de la Terre, soit environ 1 % de la masse de Cérès, le plus gros objet (classé planète naine) de la ceinture d’astéroïdes.

Moins de 1 % de cette poussière interposée dans la ligne de mire de l’étoile suffit à expliquer les événements d’obscurcissement plus profonds. Cette masse de poussière est comparable à celle nécessaire à l’obscurcissement de l’étoile de Boyajian, mais la configuration du système ASASSN-21qj rend l’effet plus important.

Ce qui est plus frappant est que la lueur proche infrarouge a commencé 2,5 ans avant que la gradation optique ne soit enregistrée, ce qui signifie que les débris de la collision ont fait le tour de l’étoile plus de 30 fois avant de l’éclipser partiellement. Ce retard pourrait être dû au fait que le système semble quelque peu incliné et qu’il a fallu que le nuage de débris se déplace ou se désintègre jusqu’à recouvrir l’étoile de notre point de vue. L’émission excessive dans l’infrarouge aurait pu commencer par un événement associé à l’ancêtre du nuage, soit la désintégration d’un corps plus petit (comme dans le cas d’une comète qui s’approche trop de son étoile hôte), soit la collision de deux des eux (astéroïdes ou comètes), où une partie de l’énergie de la collision est transformée en chaleur.

Le débat

Nos résultats ont été publiés dans le Journal d’astrophysique en août 2023. Plus tard, une équipe dirigée par Matthew Kenworthy a fourni une interprétation différente des mêmes observations, évoquant une collision de deux planètes géantes glacées à la distance orbitale de Mars ou au-delà.

Dans ce cas, l’orbite dure au moins 2,5 ans, puisque l’occultation se produit lors du premier passage du nuage de poussière devant l’étoile – du point de vue de l’observateur – après la collision, alors que l’excès dans le proche infrarouge serait à cause de l’objet chaud et fondu après l’impact.

Les collisions planétaires sont rares, mais pas rares – par exemple celle qui a formé la Terre et la Lune. Cependant, les instabilités qui provoquent des collisions entre planètes sont plus susceptibles de se produire dans les premiers stades de la vie d’un système. Les collisions entre corps plus petits sont bien plus fréquentes et intemporelles. Kenworthy et son équipe On estime l’âge du système à 300 ± 92 millions d’années, alors que nous en déduisons un âge de 6 000 ± 3 000 millions d’années, plus proche de celui du Soleil. L’âge est généralement le paramètre stellaire le plus difficile à déterminer. Des observations supplémentaires sont certainement nécessaires pour élucider ce cas.