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Le recours à des radio-isotopes pour découvrir des étoiles bitrinsèques, doublement enrichies en éléments plus lourds que le fer

Publié le 17 mars 2020 Mis à jour le 17 mars 2020

Des étoiles d’un nouveau type ont été découvertes à l’Institut d’Astronomie et d’Astrophysique de l’ULB, des étoiles doublement enrichies en éléments plus lourds que le fer.

Ces étoiles sont nécessairement binaires, c’est-à-dire que chacune possède une étoile compagnon qui orbite autour d’elle. Le premier enrichissement a eu lieu lorsque l’étoile-compagnon a produit elle-même des éléments lourds, lors d’une phase très avancée de son évolution, juste avant d’éjecter son enveloppe et de devenir une étoile naine blanche.

On pense que lors de cette phase, l’étoile a pu transférer à sa voisine une fraction significative de la matière qu’elle avait enrichie en éléments lourds. L’étoile voisine, ainsi polluée, est appelée étoile extrinsèque. A son tour, l’étoile extrinsèque a évolué et a atteint le stade où elle est capable de produire elle-même des éléments lourds (de manière intrinsèque). Ces étoiles doublement enrichies ont donc été appelées étoiles bitrinsèques; les étoiles découvertes à l'Institut d’Astronomie et d’Astrophysique de l’ULB sont les premières de ce type mises en évidence. Ceci a été possible par l’étude spectroscopique de radio-isotopes possédant une durée de vie suffisamment courte pour n’être présents à la surface de l’étoile que si celle-ci est en train de les produire (l'étoile est donc intrinsèque): c’est le cas d’un isotope du technetium.

Par ailleurs, certains produits de désintégration de radio-isotopes ne sont surabondants qu’à la surface des étoiles extrinsèques : c’est le cas du niobium. L’observation simultanée de technetium et de niobium dans 2 étoiles, o1 Ori et BD +79°156, a permis de déduire qu’elles avaient subi une double pollution, l’une externe puis l’autre interne. Ce résultat montre que l'enrichissement chimique des atmosphères stellaires peut se produire à la fois par nucléosynthèse propre et par pollution extérieure.

Ces travaux ont été menés dans le cadre de la thèse de doctorat de Shreeya Shetye, réalisée sous la direction de Sophie Van Eck (ULB) et Hans Van Winckel (KULeuven), dans le contexte du projet BRAIN-be "STARLAB" financé par Belspo et d’un financement Fondation ULB. Ils ont donné lieu à une Lettre dans la revue Astronomy & Astrophysics (S. Shetye, S. Van Eck, S. Goriely, L. Siess, A. Jorissen, A. Escorza, H. Van Winckel, A&A 635, L6, 2020). Ils ont utilisé des données provenant du spectrographe HERMES financé par la KULeuven, le FNRS et l’Observatoire Royal de Belgique, et monté sur le télescope Mercator opéré par la KULeuven.

Crédit photo : Peter Papics