Oubliez les mégastructures des extraterrestres: de nouvelles observations expliquent le comportement de l'étoile Tabby seule poussière

Image artistique du KIC 8462852, dont la luminosité a changé de façon inhabituelle au cours des dernières années

La chasse scientifique aux planètes au 21e siècle s'est déroulée pour de vrai, et la méthode de transit est en premier lieu. Lorsqu'une planète passe devant son étoile parente, vue de notre point de vue, une partie de la lumière de l'étoile disparaît pendant un certain temps. De tels transits fournissent aux chasseurs planétaires une méthode fructueuse de recherche de mondes sur des orbites à côté d'autres étoiles. Aujourd'hui, nous connaissons déjà des milliers d'étoiles avec leurs propres planètes, et la plupart d'entre elles ont été découvertes par la méthode du transit.

Lors du développement d'une mission qui se concentre sur la recherche de planètes, nous devons nous attendre à ce qu'avec son aide, nous découvrions de nombreuses bizarreries. Cependant, les astronomes n'étaient pas du tout prêts à détecter une merveille comme l' étoile tigrée , dont la lueur est étouffée très fortement et de manière complètement irrégulière. Après plusieurs années de spéculation sur ce sujet, au cours desquelles il y a eu des versions des tempêtes de comètes aux mégastructures d'extraterrestres, les scientifiques ont finalement résolu cette énigme . Le coupable s'est vu attribuer de la poussière, bien qu'elle se comporte d'une manière quelque peu inhabituelle.


À gauche, l'infrarouge, à droite, le rayonnement ultraviolet de l'étoile tabby. Il n'y a aucune preuve d'une multitude d'explications pour les baisses de luminosité par des causes «naturelles».

Au cours de plusieurs années, la mission Kepler a pu étudier plus de 100 000 étoiles. Sur des centaines de milliers d'étoiles, une se démarque par son comportement intéressant. KIC 8462852, connue comme l'étoile Tabby, ou l'étoile Boyajyan (en l'honneur du découvreur de ce comportement), ou comme la WTF? (où est le flux? [jouer sur les mots est la même abréviation pour où est le flux, "où est la lueur", et qu'est-ce que c'est que "qu'est-ce que l'enfer" / traduction approximative]), a une combinaison de propriétés tout à fait unique. Elle est en même temps:

• montre une baisse importante de la luminosité, jusqu'à 22% (pour la plupart des étoiles de la planète, leur luminosité n'est pas réduite de plus de 1%),
• s'estompe lentement sur des périodes de plusieurs décennies, mais devient parfois plus lumineuse (ce qu'aucune autre étoile similaire ne fait)
• la luminosité globale fluctue lors des diminutions de luminosité (et non seulement diminue progressivement, puis augmente, comme c'est le cas avec les planètes),
• Il ne produit pas de rayonnement infrarouge (qui est montré par toutes les autres étoiles avec une sérieuse diminution de la luminosité).

Cela a donné lieu à une énigme complexe.


Un grand nombre d'images de systèmes protoplanétaires ont déjà été obtenues. Une œuvre d'art dans ce domaine est le télescope infrarouge SPHERE, qui produit régulièrement des images avec une résolution de l'ordre de 10 ", ou moins de 0,003 degrés par pixel. Le KIC 8462852 n'a pas les propriétés habituelles ni le rayonnement infrarouge.

Ce ne pourrait pas être une planète, car la planète ne peut pas être assez grande pour bloquer autant de lumière de l'étoile. Même si vous imaginez une planète avec un énorme système d'anneaux, comme le géant Saturne, les baisses de luminosité seront périodiques et lisses, avec un certain plateau sur le graphique. Mais cela contredit les données recueillies.


Représentation artistique du système d'anneaux d'une jeune planète géante ou d'une naine brune J1407b en orbite autour d'une autre étoile. Les mondes avec des anneaux extrêmement fortement développés peuvent entraîner une forte diminution de la lumière visible d'une étoile, mais ces diminutions doivent être périodiques, ce qui n'a pas été observé.

Ce pourrait être une très jeune étoile avec des planétésimaux , un disque protoplanétaire et un environnement extrêmement poussiéreux. Toutes les étoiles que nous avons vues avec une forte baisse de luminosité entraient dans cette catégorie.

Mais l'étoile de Tabby est trop vieille pour avoir un disque protoplanétaire: elle a plusieurs centaines de millions d'années. Et surtout, il ne donne pas le rayonnement infrarouge qu'une étoile avec un disque protoplanétaire devrait avoir. Par conséquent, cette étoile s'appelait à l'origine WTF, "où est la lueur".


Image artistique d'une jeune étoile entourée d'un disque protoplanétaire. De nombreuses propriétés des disques protoplanétaires autour des étoiles semblables au soleil sont inconnues, mais elles ont toutes un rayonnement infrarouge caractéristique. Tabby n'a pas ça.

Il pourrait s'agir de plusieurs événements successifs associés au passage des comètes, au cours desquelles elles émettent une grande quantité de poussière, tombant dans la partie interne du système stellaire. Relativement récemment, il a été montré comment cela peut expliquer les baisses de luminosité observées à court terme.


Illustration d'une tempête de comètes autour de l'étoile proche de nous. La variante comète est l'une des explications de la diminution de la luminosité de l'étoile Tabby, qui a également été rejetée après avoir reçu un spectre astronomique de haute qualité.

Mais il y a un autre phénomène qui n'explique pas la solution proposée: une diminution à long terme de la luminosité d'une étoile. L'étoile est appelée «Tabby Star» non pas parce qu'elle a été découverte par ce scientifique en particulier, mais parce qu'elle a commencé une enquête scientifique sur un comportement intéressant et important qui n'a jamais été rencontré auparavant.

Mais cette étoile est connue depuis plus d'un siècle, et nous assistons à une diminution à long terme de la luminosité, ce que ce modèle ne peut expliquer. La poussière de la planète s'envole en quelques mois; pour bloquer la lumière d'une étoile pendant cent ans, il faudrait la bombarder de comètes presque en continu. Cela nécessiterait la présence de nombreuses comètes sur des orbites similaires, mais nous n'imaginons pas comment obtenir une telle configuration.


Courbe de lumière de Harvard pour l'étoile KIC 8462852, et comparaison avec deux autres étoiles dont la luminosité apparente n'a pas changé.

Quelles explications possibles restaient? L’une des idées les plus répandues était qu’autour de cette étoile, une civilisation technologiquement avancée construit une mégastructure qui couvre périodiquement (ou apériodiquement) la majeure partie de la lumière de l’étoile. La structure est en voie d'achèvement avec le temps et bloque de plus en plus de lumière. Le fait qu'au cours des cent dernières années, la lumière de l'étoile s'est tellement atténuée pourrait s'expliquer par les progrès de la construction.

L'idée est intrigante, bien que non standard.


La mégastructure inachevée des extraterrestres, qui, en principe, pourrait être détectée par le télescope spatial Gaia, pourrait obscurcir partiellement la lumière de l'étoile. Cependant, ce n'est pas ce qui se passe à proximité de la KIC 8462852 - cette option rejette l'étude du spectre.

Mais, grâce au grand nombre d'observations ultérieures, nous savons que ce n'est pas le cas. La raison en est que la mégastructure des extraterrestres serait complètement opaque à la lumière: elle ne pourrait pas la traverser. Il ne pouvait pas avoir traversé des planètes, des lunes ou tout autre objet solide.

À partir de 19000 images obtenues au cours des trois dernières années, prises dans quatre gammes de longueurs d'onde, de la lumière bleue à la lumière infrarouge, nous avons appris que dans tous les cas de lueur atténuée, la lumière bleue est principalement bloquée: des désintégrations à court terme à la décoloration à long terme. Et une seule chose peut bloquer la lumière bleue, tout en laissant passer le rouge: des particules de poussière d'une certaine taille.


Gauche - photo en lumière visible, droite - en infrarouge; Le globule Barnard 68 riche en poussière est visible sur l'image, la lumière infrarouge est moins bloquée car les fines particules de poussière ne peuvent pas interagir avec la lumière avec une longue longueur d'onde.

Ce doit donc être de la poussière. Quelle que soit la raison de la diminution de la quantité de lumière transmise, ainsi que de la gradation à long terme, la poussière devrait être à l'origine de ce phénomène. Les baisses de luminosité et la décoloration séculaire de Kepler sont causées par le même phénomène. Comme indiqué dans le nouveau travail :

Cette atténuation de couleur indique la présence de particules de poussière jusqu'à ~ 0,1 μm. Ces poussières étaient censées être emportées assez rapidement par la pression du rayonnement de l'étoile, de sorte que des nuages ​​de poussière devaient se former en quelques mois. Des observations infrarouges modernes ont été faites avec un revêtement de poussière de 12,4% ± 1,3%, et elles correspondent à la gradation de la lumière par la poussière circumstellaire.

C'est ce que les preuves indiquent: la poussière. Mais encore, la situation reste quelque peu mystérieuse.


Une illustration d'une région complexe et poussiéreuse autour d'une étoile qui a été recouverte de données récentes de Tabota Boyajyan montrant des échecs de luminosité récents. La poussière ne peut pas être à la surface de l'étoile comme indiqué sur l'image.

En conséquence, l'étoile Tabby combine en elle-même des fonctionnalités dont nous ne pouvions pas nous attendre à la présence simultanée:

• L'image coïncide avec celle qui devrait être en présence d'une grande quantité de poussière circumstellaire, ce qui indique généralement l'extraordinaire jeunesse de l'étoile, qui est au stade de la formation.
• L'étoile elle-même est plus brillante, plus chaude et plus massive que le soleil: elle émet quatre fois plus de lumière que le soleil.
• L'étoile est vieille: elle a des centaines de millions d'années, et à tous égards elle brûle régulièrement, étant dans la séquence principale.

En d'autres termes, la poussière visible par nous ne devrait rester que quelques mois, compte tenu des propriétés de l'étoile. Ainsi, l'étoile a un moyen de reconstituer la poussière. À notre connaissance, il y a deux possibilités significatives: soit l'étoile a un anneau de poussière externe avec des nuages ​​de poussière denses ou est constamment bombardée par des astéroïdes, soit l'étoile a un objet externe qui bloque sa lumière.


Actuellement, l'idée principale est l'existence d'un disque de poussière et de fragments autour de l'étoile. Ensuite, une coïncidence incroyable aurait dû se produire, dans laquelle son avion coïnciderait idéalement avec notre ligne de vue - ce serait un événement remarquable mais peu probable. Même avec une probabilité de 1%, il serait étrange que les 99% restants des étoiles ne l'aient pas observé.

Apparemment, la diminution de la luminosité apparente de l'étoile à partir des années 1890 se poursuit aujourd'hui, en 2018, mais elle est inégale. De plus, il y a constamment des périodes de diminution temporaire de la luminosité, qui durent des mois, ainsi que des creux plus courts, qui ne durent pas plus d'une journée. C'est certainement une conséquence de la présence de particules de poussière, probablement d'environ 100 nm. Le rapport du pourcentage de lumière bloquée à différentes longueurs d'onde le confirme et rejette d'autres hypothèses.

Mais d'où vient cette poussière? Pour réduire le nombre d'options, les scientifiques ont calculé la quantité de poussière nécessaire pour expliquer la gradation progressive de la lumière visible de l'étoile au cours des 100 dernières années impaires, ainsi que pour les immersions à court terme. Pour bloquer, sur la base de l'avion traversant la poussière de notre champ de vision, une masse de poussière équivalente à la lune sera nécessaire.


Initialement, un scénario de fragment cométaire a été envisagé pour expliquer ce qui est arrivé à l'étoile tabby. Mais au lieu de cela, plusieurs objets de type comète avec de longues périodes de révolution et des halos de poussière massifs peuvent conduire à ces baisses transitoires de luminosité transitoires, cependant, cela nécessitera une énorme masse de matière qui ne se présente pas sous la forme d'objets opaques.

Mais ce n'est pas tout. Des études antérieures ont suggéré qu'une grande quantité de poussière interstellaire pourrait exister dans l'espace, comme en témoignent les données.

Cette théorie peut remplacer ou compléter la variante circumstellaire. Un disque de matière autour d'une étoile est la chose la moins nécessaire à expliquer. Une énorme quantité de poussière peut ne pas se trouver dans l'avion que nous observons, mais aussi à l'extérieur, formant éventuellement un halo. Nous ne le savons pas, mais nous savons que s'il existe, il ne devrait pas être trop près de l'étoile, sinon il irradierait dans le domaine infrarouge. Les comètes doivent également émettre un rayonnement infrarouge; Le télescope James Webb sera probablement en mesure de savoir si les comètes sont responsables de la baisse temporaire de la luminosité de l'étoile.


Un disque de poussière et de fragments, en orbite autour de l'étoile elle-même ou autour de ses planètes, devrait émettre un rayonnement infrarouge - mais cela n'est pas observé. Cependant, nos observations peuvent expliquer la présence d'un disque (ou halo) situé plus loin de l'étoile.

Enfin, il existe une autre théorie candidate pour expliquer les observations: la poussière peut être le résultat d'une indigestion stellaire.

Si cette étoile tentait de digérer une planète, une géante gazeuse de la taille, disons, d'Uranus, cela pourrait tout expliquer. Une chute à long terme sur une étoile dans une spirale d'une planète ou de plusieurs corps planétaires, qui s'est produite il y a peut-être des centaines ou des milliers d'années, pourrait entraîner une augmentation temporaire de la luminosité, à partir de laquelle l'étoile revient à son état normal et stable. Et les baisses de luminosité observées peuvent s'expliquer par des fragments planétaires de cataclysmes antérieurs, ou par l'évaporation et l'émission de gaz de corps plus petits.


Une image d'art de HD 189733 b, le Jupiter chaud si près de son étoile que son atmosphère bouillonne et s'échappe dans l'espace. Si le KIC 8462852 avait récemment avalé une géante gazeuse, il pourrait, en principe, «faire éclater» des particules de poussière, ce qui pourrait provoquer la gradation de la lumière observée.

Quel que soit le mécanisme qui fonctionne ici, nous pouvons être sûrs d'une chose: la raison de la décoloration de l'étoile tabby réside dans la poussière. Il s'agit de poussières particulaires normales contenant des particules jusqu'à 100 nm ou moins que la longueur d'onde de la lumière visible. La même poussière, qui provoque de brèves baisses de luminosité moins d'un jour ou moins, provoque également un ternissement pendant des mois et a conduit à un ternissement général de l'étoile au cours des cent dernières années. Tout cela est dû à une poussière normale et normale.

Une grande question ouverte est la suivante: d'où vient cette poussière? Elle n'est pas là car cette étoile est jeune ou se forme encore, et la présence d'un compagnon invisible dans une étoile est soumise à de sévères restrictions. Elle ne peut pas être totalement interstellaire. Une planète a-t-elle été trop cuite par une étoile? Y a-t-il autre chose d'inhabituel qui s'y passe? La seule façon de le savoir est de mener plus de recherches scientifiques et de meilleure qualité. Une chose est claire: même si des mégastructures d’étrangers existent quelque part, elles n’y existent pas.