Crédit d'image: ESO
Une équipe d'astronomes européens a localisé l'étoile naine brune la plus proche jamais découverte. Epsilon Indi B fait 45 fois la masse de Jupiter et met 400 ans pour orbiter autour de l'étoile principale.
Une équipe d'astronomes européens [2] a découvert un objet nain brun (une étoile «défaillante») à moins de 12 années-lumière du Soleil. C'est le plus proche encore connu.
Désormais désigné Epsilon Indi B, il est le compagnon d'une étoile brillante bien connue dans le ciel du sud, Epsilon Indi (maintenant «Epsilon Indi A»), auparavant considérée comme célibataire. Le système binaire est l'un des vingt systèmes stellaires les plus proches du Soleil.
La naine brune a été découverte à partir du mouvement relativement rapide à travers le ciel qu'elle partage avec son compagnon le plus brillant: la paire se déplace sur un diamètre lunaire complet en moins de 400 ans. Il a d'abord été identifié à l'aide de plaques photographiques d'archivage numérisées des SuperCOSMOS Sky Surveys (SSS) et confirmé à l'aide des données du Two Micron All Sky Survey (2MASS). Des observations de suivi avec l'instrument SOFI sensible au proche infrarouge sur le télescope ESO de 3,5 m de la nouvelle technologie (NTT) à l'observatoire de La Silla ont confirmé sa nature et ont permis de mesurer ses propriétés physiques.
L'Epsilon Indi B a une masse à peine 45 fois supérieure à celle de Jupiter, la plus grande planète du système solaire, et une température de surface de seulement 1000 ° C. Il appartient à la catégorie des objets dits «nains T» qui chevauchent le domaine entre les étoiles et les planètes géantes.
Epsilon Indi B est le nain T le plus proche et le plus brillant connu. Les études futures du nouvel objet promettent de fournir aux astronomes de nouveaux indices importants sur la formation et l'évolution de ces corps célestes exotiques, tout en fournissant des informations intéressantes sur la zone frontalière entre les planètes et les étoiles.
De minuscules aiguilles en mouvement dans des meules de foin géantes
Imaginez que vous êtes un ornithologue professionnel, récemment rentré d'une expédition dans les jungles d'Amérique du Sud, où vous avez passé de longues semaines à utiliser vos téléobjectifs à haute puissance à la recherche d'espèces d'oiseaux rares. Détendez-vous, vous prenez quelques instantanés grand-angle des fleurs en fleurs dans votre jardin, sans être distrait par le merle commun volant à travers votre viseur. Ce n'est que plus tard, en comparant soigneusement ces clichés, que vous remarquez quelque chose de minuscule et de couleur inhabituelle, flottant près du merle noir: vous avez découvert un oiseau exotique et rare, juste là chez vous.
De la même manière, une équipe d'astronomes [2] vient de trouver l'un des voisins les plus proches du Soleil, une «étoile ratée» exotique connue sous le nom de «naine brune», se déplaçant rapidement à travers le ciel dans la constellation du sud de l'Indus ( L'Indien). Fait intéressant, à une époque où les télescopes s'agrandissent et sont équipés de détecteurs électroniques de plus en plus sophistiqués, il y a encore beaucoup à apprendre en combinant d'anciennes plaques photographiques avec cette technologie moderne.
Les plaques photographiques prises par des télescopes à champ large («Schmidt») au cours des dernières décennies ont été relancées grâce à leur numérisation par des machines de mesure automatisées, permettant aux ordinateurs de chaluter efficacement à travers des archives de données énormes et inestimables qui sont de loin pas encore pleinement exploité [3]. Pour le ciel du sud, l'Institut d'astronomie d'Édimbourg (Écosse, Royaume-Uni) a récemment publié des numérisations effectuées par la machine SuperCOSMOS de plaques s'étalant sur plusieurs décennies dans trois bandes passantes optiques. Ces données sont parfaitement adaptées à la recherche d'objets avec de grands mouvements appropriés et des couleurs extrêmes, comme les naines brunes dans le voisinage solaire.
Tout bouge - une question de perspective
En astronomie, le «mouvement propre» d’une étoile signifie son mouvement apparent sur la sphère céleste; il est généralement exprimé en secondes d'arc par an [4]. La vitesse réelle correspondante d'une étoile (en kilomètres par seconde) ne peut être estimée que si la distance est connue.
Une étoile avec un grand mouvement approprié peut indiquer une vraie grande vitesse ou simplement que l'étoile est proche de nous. Par analogie, un avion juste après le décollage a une vitesse réelle beaucoup plus faible que lorsqu'il vole à haute altitude, mais pour un observateur qui regarde près d'un aéroport, l'avion au départ semble se déplacer beaucoup plus rapidement dans le ciel.
Proxima Centauri, notre voisine stellaire la plus proche, est à seulement 4,2 années-lumière de distance (cf. ESO PR 22/02) et a un mouvement propre de 3,8 arcsec / an (correspondant à 23 km / sec par rapport au Soleil, dans la direction perpendiculaire à la ligne de visée). L'étoile de mouvement propre la plus élevée connue est l'étoile de Barnard à 6 années-lumière de distance et se déplaçant à 10 arcsec / an (87 km / sec par rapport au Soleil). Toutes les étoiles connues dans les 30 années-lumière sont des objets à mouvement propre élevé et se déplacent d'au moins 0,2 arcsec / an.
Chalutage d'objets en mouvement rapide
Depuis quelque temps, les astronomes de l'Institut d'astrophysique de Potsdam effectuent une recherche informatisée systématique des objets à mouvement propre élevé qui apparaissent sur les plaques de ciel photographiques rouges, mais pas sur les plaques bleues équivalentes. Leur objectif est d'identifier des objets frais jusque-là inconnus dans le quartier solaire.
Ils avaient précédemment trouvé une poignée de nouveaux objets dans les 30 années-lumière de cette façon, mais rien de rouge ou de se déplacer à distance aussi vite que celui qu'ils ont maintenant pris au piège dans la constellation de l'Indus dans le ciel du sud. Cet objet n'a été vu que sur les plaques de très grande longueur d'onde de la base de données SuperCOSMOS Sky Survey. Il se déplaçait si rapidement que sur des plaques prises à seulement deux ans d'intervalle dans les années 1990, il avait déplacé près de 10 secondes d'arc dans le ciel, donnant un mouvement correct de 4,7 arcsec / an. Il était également très faible aux longueurs d'onde optiques, la raison pour laquelle il n'avait jamais été repéré auparavant. Cependant, une fois confirmé dans les données du relevé numérique à deux microns tout ciel (2MASS), il a été constaté qu'il était beaucoup plus lumineux dans l'infrarouge, avec la signature de couleur typique d'une naine brune froide.
À ce stade, on pensait que l'objet était un voyageur isolé. Cependant, une recherche dans les catalogues en ligne disponibles a rapidement révélé qu'à seulement 7 minutes d'arc se trouvait une star bien connue, Epsilon Indi. Les deux partagent exactement le même mouvement propre très important, et il était donc immédiatement clair que les deux doivent être liés, formant un large système binaire séparé par plus de 1500 fois la distance entre le Soleil et la Terre.
Epsilon Indi est l'une des 20 étoiles les plus proches du Soleil à seulement 11,8 années-lumière [5]. C'est une étoile naine (de type spectral K5) et avec une température de surface d'environ 4000 ° C, un peu plus froide que le Soleil. En tant que tel, il apparaît souvent dans la science-fiction comme la maison d'un système planétaire habitable [6]. Tout cela reste fermement dans le domaine de la spéculation, mais néanmoins, nous savons maintenant qu'il a certainement un compagnon très intéressant.
Il s'agit d'une découverte remarquable: Epsilon Indi B est la source semblable à une étoile la plus proche du Soleil trouvée en 15 ans, la source de mouvement propre la plus élevée trouvée en plus de 70 ans, et avec une luminosité totale de seulement 0,002% celle du Soleil, l'un des les sources intrinsèquement les plus faibles jamais vues en dehors du système solaire!
Après Proxima et Alpha Centauri, le système Epsilon Indi n'est également que le deuxième système binaire large connu en 15 années-lumière. Cependant, contrairement à Proxima Centauri, Epsilon Indi B n'est pas une étoile ordinaire.
Naines brunes: refroidissement, refroidissement, refroidissement…
Quelques jours après sa découverte dans la base de données, les astronomes ont réussi à sécuriser un spectre infrarouge d'Epsilon Indi B à l'aide de l'instrument SOFI sur le télescope ESO 3,5 m de nouvelle technologie (NTT) de l'Observatoire de La Silla (Chili). Le spectre montre les larges caractéristiques d’absorption dues au méthane et à la vapeur d’eau dans la haute atmosphère, indiquant une température de «seulement» 1 000 ° C. Les étoiles ordinaires ne sont jamais aussi cool - Epsilon Indi B a été confirmé comme un nain brun.
On pense que les naines brunes se forment à peu près de la même manière que les étoiles, par l'effondrement gravitationnel d'amas de gaz froid et de poussière dans des nuages moléculaires denses. Cependant, pour des raisons qui ne sont pas encore tout à fait claires, certains amas se retrouvent avec des masses inférieures à environ 7,5% de celle de notre Soleil, soit 75 fois la masse de la planète Jupiter. Au-dessous de cette limite, il n'y a pas assez de pression dans le cœur pour initier la fusion nucléaire de l'hydrogène, la source d'énergie durable et stable pour les étoiles ordinaires comme le Soleil. À l'exception d'une brève phase précoce où du deutérium est brûlé, ces objets de faible masse continuent simplement à refroidir et à s'estomper lentement tout en libérant la chaleur résiduelle de leur naissance.
Les discussions théoriques sur ces objets ont commencé il y a une quarantaine d'années. Ils ont d'abord été nommés «naines noires» puis «naines brunes», en reconnaissance de leurs températures très fraîches prévues. Cependant, on prévoyait également qu'ils étaient très faibles et très rouges, et ce n'est qu'en 1995 que de tels objets ont commencé à être détectés.
Les premiers ont été vus comme de faibles compagnons des étoiles proches, puis plus tard, certains ont été trouvés flottant librement dans le quartier solaire. La plupart des naines brunes appartiennent aux types spectraux L et T récemment classés, en dessous des naines fraîches connues depuis longtemps de type M. Celles-ci sont très rouges pour les yeux humains, mais les naines L et T sont encore plus fraîches, à tel point qu'elles sont presque invisibles aux longueurs d'onde optiques, la plupart de leurs émissions sortant dans l'infrarouge. [7].
Quelle est la taille d'Epsilon Indi B?
L'âge de la plupart des naines brunes détectées à ce jour est inconnu et il est donc difficile d'estimer leur masse. Cependant, on peut supposer que l'âge d'Epsilon Indi B est le même que celui d'Epsilon Indi A, dont l'âge est estimé à 1,3 milliard d'années en fonction de sa vitesse de rotation. En combinant ces informations avec la température, la luminosité et la distance mesurées, il est alors possible de déterminer la masse d'Epsilon Indi B à l'aide de modèles théoriques de naines brunes.
Deux ensembles de modèles indépendants donnent le même résultat: l'Epsilon Indi B doit avoir une masse située entre 4 et 6% de celle du Soleil, ou 40 à 60 masses Jupiter. La valeur la plus probable est d'environ 45 masses de Jupiter, c'est-à-dire bien en dessous de la limite de fusion de l'hydrogène, et confirmant définitivement cette nouvelle découverte en tant que naine brune de bonne foi.
L'importance d'Epsilon Indi B
La photo PR 03c / 03 montre le recensement actuel des étoiles dans le voisinage solaire. Toutes ces étoiles sont connues depuis de nombreuses années, y compris le GJ1061, qui n'a cependant fermement établi ses distances qu'en 1997. La découverte d'Epsilon Indi B, cependant, est un cas extrême, jamais répertorié auparavant, et la première naine brune à se trouvent dans l'horizon de 12,5 années-lumière.
Si les prévisions actuelles sont correctes, il devrait y avoir deux fois plus de naines brunes que les étoiles de la séquence principale. Par conséquent, Epsilon Indi B pourrait être le premier d'une centaine de naines brunes sur cette distance, à découvrir!
Epsilon Indi B est une prise importante bien au-delà du catalogage du quartier solaire. En tant que naine brune connue la plus proche et la plus brillante et avec une distance mesurée très précisément, elle peut être soumise à une grande variété d'études d'observation détaillées. Il peut ainsi servir de modèle à des membres plus éloignés de sa classe.
Avec l'aide d'Epsilon Indi B, les astronomes devraient maintenant être en mesure d'approfondir les mystères entourant la formation et l'évolution des objets exotiques connus sous le nom de naines brunes, à mi-chemin entre les étoiles et les planètes géantes, la physique de leurs noyaux internes et la météo. et la chimie de leurs atmosphères.
Une note historique - la constellation du sud de l'Indus
La constellation de l'Indus se situe au fond du ciel méridional, nichée entre trois oiseaux, Grus (La Grue), Tucana (Le Toucan) et Pavo (Le Paon), cf. Photo PR 03d / 03.
Initialement cataloguée en 1595-1597 par les navigateurs néerlandais Pieter Dirkszoon Keyser et Frederick de Houtman, cette constellation a été ajoutée au ciel austral par Johann Bayer dans son livre `` Uranometria '' (1603) pour honorer les Amérindiens que les explorateurs européens avaient rencontrés sur leur voyage.
En particulier, il a été suggéré que ce sont spécifiquement les peuples autochtones de la Terre de Feu et de la Patagonie qui sont représentés dans l'Indus, à un peu plus de deux mille kilomètres au sud de La Silla, où les premières observations spectroscopiques d'Epsilon Indi B ont été faites quelque 400 ans plus tard. .
Dans le dessin ultérieur de Bode présenté ici, Epsilon Indi, la cinquième étoile la plus brillante de l'Indus, est associée à l'une des flèches de la main de l'Indien.
Source d'origine: communiqué de presse de l'ESO
