• Judith Biernaux

Le mystère de l'étoile de Tabby

Malgré de nombreuses hypothèses, les étranges variations de luminosité de l’étoile de Tabby restent inexpliquées. Récemment, une nouvelle hypothèse a été avancée : une exolune.



Au centre : l'étoile KIC-8462852 ou étoile de Tabby. Crédit : Centre de Données Astronomiques de Strasbourg


Des drôles de fluctuations


Dans la constellation du Cygne se trouve une étoile bien mystérieuse, invisible à l’œil nu : KIC 8462852. Connue depuis plus d’un siècle, c’est plus récemment que la particularité de cette étoile est observée : sa lumière varie.


A priori, rien de bien étrange : les étoiles variables, ça existe et c’est même plutôt fréquent. Certaines voient leur luminosité varier intrinsèquement, d’autres sont parfois occultées par des compagnons ou des exoplanètes (planètes qui tournent autour d’autres étoiles que le Soleil). Les variations associées à ces phénomènes sont plutôt bien comprises. Depuis 2009, le télescope spatial Kepler en a d’ailleurs fait sa spécialité. Il surveille la luminosité d’un grand nombre d’étoiles dans le but de détecter les petites diminutions de brillance associées au passage d’exoplanète entre l’étoile et le télescope. C’est la méthode des transits [lien vers blog post K218b], particulièrement efficace pour détecter une exoplanète.


Les observations Kepler de l’étoile KIC 8462852 sont inhabituelles pour deux raisons : elles ne sont pas régulières, et sont très intenses. Elles ont été étudiées de près en 2015 par une jeune post-doc de l’Université de Yale, Tabetha Boyajian, qui a montré que la brillance de l’étoile peut diminuer de 15% à 20%. Pour comparer, lorsqu’une exoplanète passe devant son étoile, l’extinction associée ne dépasse quasiment jamais le 1%. L’étoile est d’ailleurs renommée étoile de Tabby, surnom de Tabetha. Alors, qu’est-ce qui explique la variabilité de l’étoile de Tabby ?  


L’enquête


Au fil des années, de multiples recherches ont avancé de multiples hypothèses. Transits de nombreuses exoplanètes ? Non, cela ne pourrait pas produire une telle extinction. Peut-être un système planétaire en formation ? En effet, il n’est pas rare de trouver autour de jeunes étoiles des disques de matière en rotation, qui finiront par former des planètes, comme dans le cas de notre système solaire. Problème : l’étoile de Tabby n’est pas jeune, elle est même trop vieille pour abriter ce genre de disque. Mais un disque non-homogène semble pourtant être la meilleure piste. On peut imaginer un anneau de matière autour de l’étoile, avec des zones plus denses, comme des « globules » de matière, plus opaques. Pour ce genre de disques, une hypothèse toute indiquée est celle de la poussière.

Vue d'artiste de l'étoile de Tabby entourée d'un disque de poussières. Crédit : NASA / JPL-Caltech / R. Hurt (IPAC)

De la poussière, d’accord, mais de quelle origine ? Il y a beaucoup de sources de poussières dans l’espace, et de tels disques de petits débris spatiaux naturels ne sont pas inhabituels : dans le plan de la galaxie, autour de Saturne, …  Dans le cas de l’étoile de Tabby, l’équipe de Boyajian a pensé entre autres à des morceaux de comète. Une étoile voisine pourrait perturber gravitationnellement des orbites de comètes, les envoyer vers l’étoile de Tabby, et elles se désintègreraient en petits morceaux sous l’effet de la gravité. Cependant, cela impliquerait des quantités de comètes peu probables.


Récemment, une équipe de l’Université de Columbia (New-York) a proposé une nouvelle hypothèse. La poussière proviendrait d’une exolune en train de littéralement fondre. On appelle exolune un satellite naturel d’exoplanète. Comme la Terre avec sa Lune ou Jupiter avec ses multiples satellites, les exoplanètes peuvent elles aussi avoir des satellites. Si leur existence ne paraît pas farfelue, il est en revanche infiniment difficile de les détecter, même jusqu’à ce jour. Il peut arriver qu’une exoplanète soit détruite, par exemple disloquée par la gravité de son étoile hôte, ou par celle d’une plus grosse planète voisine. L’exolune, solitaire, finit alors happée par l’étoile, ou capturée en orbite autour d’une étoile voisine. Cette deuxième option est avancée par l’équipe de Columbia qui étudie Tabby. Les radiations émanant de l’étoile arrachent alors les couches extérieures de l’exolune, provoquant des nuages de gaz et de poussière qui obscurcissent l’étoile du point de vue de la Terre. Le côté irrégulier et l’intensité de l’extinction semble coller avec cette piste, en particulier si l’orbite de l’exolune autour de Tabby est très allongée, elliptique.  Si c’est bien le cas, d’ici quelques millions d’années, l’exolune sera complètement détruite.


Des petits hommes verts


Jocelyn Bell au Mullard Radio Astronomy Observatory à Cambridge en 1968. Image : Daily Herald Archive/SSPL

D’autres hypothèses plus exotiques ont été avancées pour expliquer Tabby. Il n’est pas rare, lorsqu’un signal lumineux est inexplicable de prime abord, que l’origine extra-terrestre soit envisagée… ! C’était par exemple le cas lors de la découverte du premier pulsar. Les pulsars sont des étoiles en rotation rapide sur elles-mêmes qui présentent un jet de lumière intense suivant l’axe de leur champ magnétique. Ainsi, un peu comme un phare en mer, leur luminosité est tantôt normale, tantôt très intense. Le premier pulsar a été observé depuis Cambridge par Jocelyn Bell en 1967. Avant que cette découverte ne soit bien comprise, l’aspect très régulier de cette radiation a poussé certains astronomes à penser qu’ils étaient d’origine artificiels, émis par une machine extra-terrestre. Bell a même surnommé sa découverte LGM-1 pour Little Green Men, petits hommes verts. Par la suite, le modèle explicatif a été mis au point, et de plus en plus de pulsars ont été découverts, dans toutes les directions de l’espace.


Faute d’explication concluante à 100%, les mystérieuses variations de l’étoile de Tabby ont également été attribuées aux extra-terrestres. Plus précisément même à une sphère de Dyson : dans la science-fiction, les sphères de Dyson sont des gigantesques sphères artificielles construites autour d’étoiles afin d’en exploiter l’énergie pour alimenter une civilisation habitant dans la sphère. C’est comme si, en quelques sortes, on arrangeait plein de panneaux solaires dans l’espace tout autour d’une étoile. Elles doivent leur nom à un physicien, Freeman Dyson, qui a conceptualisé ces structures extra-terrestres dans le prestigieux journal Science en 1960. Outre les sphères de Dyson, on peut imaginer des anneaux de Dyson, ou essaim de mini-stations agencée en sphère Dyson. Dans tous les cas, cette hypothèse a pu être éliminée pour Tabby en 2017, lorsque plus d’observations ont montré que l’extinction n’était pas la même dans tous les domaines spectraux. Selon le type de lumière qu’on observe (infrarouge, radio, …) la diminution n’a pas la même amplitude. Difficile de justifier ces différences si l’on imagine l’étoile de Tabby entourée d’un anneau de panneaux solaires…


Comment être sûr ?


Parmi les nombreuses hypothèses envisagées, y compris les aliens, peu sont à 100% satisfaisantes. La moins irréfutable reste la plus récente, celle de l’exolune, mais comment la confirmer ? Comment s’en assurer ?


La clé réside dans la répétabilité de l’observation. A priori, les exolunes ne sont pas des objets rares. Si le système solaire est riche en satellites naturels, pourquoi n’en serait-il pas de même pour les autres systèmes planétaires ? Alors, d’autres exolunes sont probablement capturées en orbites par d’autres étoiles semblables à Tabby, et d’autres étoiles pourraient présenter des variations inexplicables ? D’autres étoiles à extinction inhabituelles sont recensées, comme dans cette étude ou celle-ci [liens dans sources]. Ces auteurs, dont le travail précède la publication suggérant le modèle à base d’exolune, avaient pensé à des transits de comètes. Ces observations vont-elles confirmer l’existence d’exolunes vagabondes ? Doit-il forcément n’y avoir qu’une seule explication pour toutes les étoiles irrégulières ? Et si malgré tout, depuis le pourtour de l’étoile de Tabby, une civilisation de Tabisiens observait le Soleil et s’interrogeait sur la présence de planètes autour de lui ?  


Sources


Communiqué de Presse de l’Université de Columbia


et son commentaire dans ScienceDaily


Martinez, Miguel; Stone, Nicholas C.; Metzger, Brian D, Orphaned Exomoons: Tidal Detachment and Evaporation Following an Exoplanet-Star Collision, Submitted to MNRAS Jun 2019


M Ansdell, E Gaidos et al., The little dippers: transits of star-grazing exocomets? Mars 2019, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 483, Issue 3, Pages 3579–3591


S. Rappaport, A. Vanderburg et al., Oct 2017, Likely transiting exocomets detected by Kepler, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 474, Issue 2, Pages 1453–1468


T. S. Boyajian et al., Planet Hunters X. KIC 8462852 - Where's the Flux? Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 457, Issue 4, p.3988-4004, April 2016


Lisa Grossman, Astronomers spot another star that flickers like Tabby’s star, ScienceNews, Nov 16, 2018


Ross Andersen, The Most Mysterious Star in Our Galaxy, The Atlantic, Oct 13, 2015


TED Talk de Tabetha Boyajian


A. Hewish, S. J. Bell, et al., 1968, Observation of a Rapidly Pulsating Radio Source, Nature 217, pages709–713


Freeman J. Dyson, Jun 1960, Search for Artificial Stellar Sources of Infrared Radiation, Science Vol. 131, Issue 3414, pp. 1667-1668

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