Anomalie astronomique : Décodage du mystère des étoiles supergéantes bleues

Image artistique d'un système binaire composé d'une étoile géante rouge et d'un compagnon plus jeune pouvant fusionner pour produire un supergéant bleu. Crédit : Casey Reed, NASA

Les supergéantes bleues de type B sont des étoiles massives hautement lumineuses qui défient les attentes traditionnelles en apparaissant fréquemment malgré leur phase évolutive théoriquement brève. Des recherches récentes apportent de nouvelles perspectives, montrant que de nombreuses supergéantes bleues se forment probablement à partir de la fusion de systèmes binaires massifs. Ces fusions expliquent la présence de ces étoiles dans le 'fossé évolutif' et leurs propriétés de surface uniques, suggérant une révision majeure de la compréhension de leur cycle de vie et de leur impact sur la formation des galaxies.

Les supergéantes bleues de type B sont des étoiles exceptionnellement lumineuses et chaudes, avec des luminosités d'au moins 10 000 fois celles du Soleil et des températures de 2 à 5 fois plus élevées. Avec des masses allant de 16 à 40 fois celle du Soleil, on pense que ces étoiles existent pendant une phase évolutive brève et rapide, ce qui en fait théoriquement des objets rares. Alors, pourquoi en observons-nous autant?

Un indice important sur leur origine réside dans le fait que la plupart des supergéantes bleues sont observées comme étant seules, c'est-à-dire qu'elles n'ont pas de compagnon gravitationnel détectable. Cependant, la plupart des jeunes étoiles massives sont observées comme naissant dans des systèmes binaires avec des compagnons. Pourquoi les supergéantes bleues sont-elles seules? La réponse : les systèmes binaires stellaires massifs 'fusionnent' et produisent des supergéantes bleues.

Dans une étude pionnière menée par la chercheuse de l'IAC Athira Menon, une équipe internationale d'astrophysiciens computationnels et observationnels a simulé des modèles détaillés de fusions stellaires et analysé un échantillon de 59 supergéantes bleues de type B précoce dans le Grand Nuage de Magellan, une galaxie satellite de la Voie lactée.

“Nous avons simulé les fusions d'étoiles géantes évoluées avec leurs compagnons stellaires plus petits sur une large gamme de paramètres, tenant compte de l'interaction et du mélange des deux étoiles lors de la fusion. Les étoiles nouvellement nées vivent en tant que supergéantes bleues tout au long de la deuxième phase la plus longue de la vie d'une étoile, pendant laquelle elle brûle de l'hélium dans son cœur,” explique Menon.

Selon Artemio Herrero, chercheur de l'IAC et co-auteur de l'article, “les résultats obtenus expliquent pourquoi les supergéantes bleues sont trouvées dans le soi-disant ‘fossé évolutif’ de la physique stellaire classique, une phase de leur évolution où nous ne nous attendrions pas à trouver des étoiles.”

Mais est-ce que de telles fusions peuvent également expliquer les propriétés mesurées des supergéantes bleues? “Remarquablement, nous avons découvert que les étoiles nées de telles fusions réussissent mieux à reproduire la composition de surface, en particulier l'enrichissement en azote et en hélium, d'une grande fraction de l'échantillon par rapport aux modèles stellaires conventionnels. Cela indique que les fusions peuvent être le canal dominant pour produire des supergéantes bleues,” déclare Danny Lennon, un chercheur de l'IAC ayant également participé à l'étude.

Cette étude constitue un grand pas vers la résolution d'un vieux problème sur la façon dont les supergéantes bleues se forment et indique le rôle important des fusions stellaires dans la morphologie des galaxies et de leurs populations stellaires. La prochaine partie de l'étude tentera d'explorer comment ces supergéantes bleues explosent et contribuent au paysage des trous noirs et des étoiles à neutrons.