Que reste-t-il du violent choc entre deux étoiles ? Si l’Univers regorge d’événements transitoires impressionnants, les novas rouges lumineuses comptent parmi les plus opaques : l’épais nuage de poussière les auréolant empêchait jusqu’ici d’identifier l’astre né de cette fusion de deux étoiles. Le télescope spatial James Webb lève le voile sur ce mystère et révèle une autre surprise de taille.

Fusion de trous noirs, explosion de supernovas, collision d’étoiles sont autant de phénomènes cosmiques dits transitoires. Leur durée est limitée dans le temps – de fractions de seconde à quelques décennies –, ce qui en fait des terrains d’observation privilégiés pour les astronomes, qui peuvent suivre leur évolution en « temps réel ».

Les novas rouges lumineuses appartiennent à cette catégorie d’événements, et elles intriguent particulièrement les chercheurs : quel type d’étoile subsiste après cette explosion, qui résulte de la collision et de la fusion de deux étoiles ? C’est ce qu’Andrea Reguitti de l’Istituto Nazionale di Astrofisica et son équipe se sont affairés à comprendre. Leur découverte est tout bonnement surprenante : elle dépasse la question de l’astre survivant.

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Sous la poussière : le secret des novas rouges lumineuses

Si les chercheurs n’étaient jusque-là jamais parvenus à déterminer la nature de l’astre nouvellement formé, c’est parce qu’en fusionnant pour créer une nova rouge lumineuse, les étoiles entrées en collision projettent autour d’elles un nuage de poussière massif – qui peut atteindre environ 300 fois la masse de la Terre. C’est lui qui obstrue la vision lors des premières phases. Il faut donc observer plusieurs années après l’explosion et disposer d’un instrument suffisamment puissant pour distinguer les étoiles individuelles au cœur de galaxies lointaines. Par chance, le télescope spatial James Webb (JWST) existe.

Encore faut-il savoir quoi observer exactement. Pour résoudre le mystère du type d’astre laissé derrière ce phénomène transitoire, les chercheurs ont d’abord étudié neuf novas rouges lumineuses au sein des données d’archives. Ils se sont ensuite concentrés sur deux d’entre elles, puisqu’elles racontent l’histoire de ces fusions : AT 2011kp (dans une galaxie située à environ 25 millions d’années-lumière de la Terre) et AT 1997bs (issue d’une galaxie à 31 millions d’années-lumière de notre planète).

L’équipe a croisé les données infrarouges du JWST recueillies en 2023-2024 avec les images en lumière visible du télescope Hubble et du télescope spatial Spitzer pour réexaminer ces deux novas rouges lumineuses : AT 2011kp a ainsi été observée 12 ans après l’événement de fusion, AT 1997bs après 27 ans.

Une triple surprise résulte de l’étude, comme le souligne Space.com. D’abord, les astronomes ont découvert une étoile semblable à une supergéante rouge (des centaines de fois plus volumineuse que le Soleil). Ensuite, elle est beaucoup plus froide en surface que le Soleil. Enfin, ces fusions stellaires pourraient avoir un rôle clé dans l’apparition de la vie. Le nuage de poussière auréolant l’astre nouvellement créé contient en effet un élément essentiel : le carbone.