Astronomie : découverte d'une étoile verte dévoreuse de planètes

Juste à temps pour Halloween, les scientifiques ont annoncé la découverte d'une étoile verte des plus terrifiantes, la toute première découverte à ce jour. Autre élément funèbre, l'objet est une naine blanche, la dépouille d'une étoile qui a péri après être venue à bout de ses réserves d'énergie, un véritable fantôme stellaire. 

L'objet n'est pas le seul du genre. Dans une nouvelle étude publiée en octobre dans la revue RAS Techniques and Instruments, les scientifiques ont identifié une famille colorée de naines blanches qui, contrairement à ce que suggère leur nom, se déclinent également en diverses nuances, allant du rose à l'ambre, en passant par le vert clair ou encore le bleu glacial et bien plus. 

La plupart du temps, ces couleurs proviennent du brassage des vestiges chimiques de planètes rocheuses. « Les couleurs les plus exotiques révélées par cette étude, comme le vert ou le jaune pâle des naines blanches, sont les conséquences directes d'une destruction planétaire », déclare Lorenzo Spina, astrophysicien au sein de l'Observatoire astronomique de Padoue, en Italie, non impliqué dans la nouvelle étude. La découverte de ces naines blanches en technicolor pourrait également apporter aux astronomes la réponse à une macabre question : à quelle fréquence les étoiles dévorent-elles leurs propres planètes ? 

Pour répondre à cette question, il faut d'abord comprendre comme se forment les naines blanches. Lorsque la plupart des étoiles atteignent la fin de leur vie, elles se débarrassent de leur enveloppe externe pour former de somptueuses nébuleuses planétaires. Notre propre étoile, le Soleil, devrait d'ailleurs connaître une fin similaire. Le noyau restant devient une naine blanche, un objet de taille comparable à la Terre qui perd progressivement de sa chaleur jusqu'à l'extinction de ses dernières braises. 

Lorsque les astronomes ont observé leurs premières naines blanches, vers la fin du 19e siècle et le début du 20e, elles paraissaient toutes blanches et pâles, d'où leur nom. 

« Habituellement, on associe la couleur d'une étoile à sa température », indique Stephen Kane, planétologue-astrophysicien au sein de l'université de Californie à Riverside, non impliqué dans la nouvelle étude. Par exemple, notre Soleil est blanc, les étoiles plus chaudes tirent vers le bleu alors que les plus froides prennent une teinte orangée. 

Normalement, la composition des étoiles peut également altérer leur couleur, mais les naines blanches ne sont pas des étoiles comme les autres. 

Toutes les étoiles possèdent des atmosphères composées de gaz ionisés constituant un plasma. « Les naines blanches ont une immense gravité de surface, leurs atmosphères sont donc comprimées jusqu'à atteindre d'extraordinaires densités, plus proches des liquides », indique Spina. Les atmosphères de certaines des naines blanches les plus froides sont aussi denses que l'eau à l'état liquide, des millions de fois plus denses que l'atmosphère du Soleil. 

Dans ces environnements extrêmes, en présence d'un élément autre que l'hélium dans ce plasma stellaire, par exemple, du carbone ou du calcium, la lumière est absorbée sur une plus grande partie de son spectre. Un plus grand nombre de couleurs sont donc assimilées et éliminées du mélange, ce qui fait briller de plus belle ces fantômes-là. « Cet effet peut être suffisamment important pour altérer le mélange global tel que nos yeux le perçoivent », indique Mark Hollands, astronome à l'université de Warwick et coauteur de la nouvelle étude. 

Malheureusement, les naines blanches sont petites et peu lumineuses, souvent situées à de nombreuses années-lumière de la Terre, ce qui rend difficile leur étude à l'aide de simples télescopes. La plupart de ces objets nous apparaissent blancs à légèrement bleutés et puisque les naines blanches les plus chaudes sont également les plus brillantes, ce sont elles les plus faciles à observer depuis la Terre. 

Hollands avait toutefois remarqué quelques naines blanches qui dégageaient d'étonnantes combinaisons de rayonnement électromagnétique. Il s'est alors demandé si ces particularités spectrales signifiaient que certaines naines blanches brillaient de différentes couleurs. 

Pour savoir si ces étoiles dissimulaient leurs véritables couleurs, Hollands et son équipe ont analysé un vaste panel de naines blanches. Les chercheurs ont ensuite converti, non sans mal, le spectre électromagnétique de toutes ces naines blanches dans la palette visible par l'œil humain et ont constaté, à leur grand plaisir, que certaines d'entre elles arboraient d'éclatantes couleurs. 

« Il y a toujours eu un doute à ce sujet dans la discipline », précise Hollands. « Et la réponse à cette question est un grand oui. » 

D'après leurs résultats, l'équipe estime qu'environ une naine blanche sur trente brillerait de nuances inhabituelles dans l'univers. L'une de ces étoiles présente une robe saumon rayonnante, alors que d'autres s'habillent de diverses nuances de vert. L'une de ces « naines vertes » sortait du lot par son explosion intense de lumière chartreuse, bien plus brillante que les autres. 

Ces enveloppes colorées doivent leur existence à des propriétés chimiques intéressantes, encodées dans la signature électromagnétique de chaque étoile. « Il est possible de réaliser une sorte d'autopsie géologique sur des objets que nous ne pourrions jamais examiner directement », indique Kane. 

L'étoile tire sa teinte saumonée de son propre carbone, qui d'après les scientifiques proviendrait de ses entrailles. À l'inverse, l'atmosphère de l'étoile au vert éclatant contient du calcium, du sodium et du lithium, le genre d'éléments que l'on trouve habituellement dans les astéroïdes ou les planètes rocheuses. Cela suggère qu'à un certain point, ce cadavre stellaire s'est transformé en zombie dévoreur de planètes. 

Les naines blanches ne sont pas les seules à posséder un certain appétit pour les corps rocheux. En 2024, une étude s'est intéressée à une paire d'étoiles nées en même temps, en concluant que toutes sortes d’étoiles engloutissaient leurs planètes bien plus fréquemment que nous l'avions imaginé. 

Les étoiles peuvent avaler des planètes à n'importe quel stade de leur vie, mais elles sont généralement plus disposées à passer à l'acte lorsqu'elles commencent à manquer de combustible nucléaire et atteignent un vieil âge. « Avant de devenir une naine blanche, une étoile traverse des phases de géante et peut alors engloutir les planètes voisines », explique Kane. 

Les atmosphères colorées des naines blanches, comme l'étoile verte récemment découverte, révèlent également une inquiétante réalité : « Survivre à la mort de votre étoile ne garantit apparemment pas une survie à long terme », souligne Kane. 

À mesure que les étoiles se transforment en naines blanches, une masse phénoménale est perdue dans l'espace, ce qui perturbe l'équilibre gravitationnel du système. Certaines planètes peuvent alors dériver dans l'espace interstellaire. D'autres, comme une multitude d'astéroïdes, peuvent être attirées vers l'étoile mourante mais encore vorace, qui ne fera qu'une bouchée de ces roches spatiales mises en lambeaux par la gravité. Des traces de ce cycle destructeur sont visibles partout dans la galaxie. 

« Nous pensons désormais qu'environ un quart ou plus des naines blanches contiennent des traces de débris planétaires dans leurs atmosphères », indique Hollands.   

Ironiquement, l'étude de ces actes d'annihilation planétaire a permis aux scientifiques de mieux cerner la façon dont les planètes se forment. Il est difficile de déterminer la composition exacte de planètes intactes en orbite autour de lointaines étoiles, mais le problème s'envole lorsque des naines blanches dévorent ces mêmes planètes avant de recracher leurs ossements, en permettant aux astronomes d'identifier leurs composants élémentaires. 

« Les astronomes utilisent ces restes planétaires pour comprendre la composition des éléments constitutifs des planètes », résume Hollands. En d'autres termes, nous récoltons des preuves sur le plus grandiose des actes de création, le tout grâce à une fâcheuse indigestion cosmique.