La scène s'est jouée dans notre galaxie, la Voie lactée, à quelques 12.000 années-lumière, près de la constellation de l'Aigle. Une étoile s'est soudainement mise à briller 100 fois plus que d'ordinaire durant 10 jours. L'éclat d'un repas gargantuesque : elle a gobé une planète trop proche ont conclu les astrophysiciens après une longue année de calculs et de vérifications. Car ce flagrant délit, s'il doit se produire régulièrement dans la galaxie, n'avait jamais été observé auparavant.
Fin de vie d'une étoile
L'étoile en question est similaire au Soleil mais beaucoup plus âgée, autour de 10 milliards d'années. En fin de vie, elle a épuisé tout son carburant (l'hydrogène) et a enclenché une nouvelle réaction nucléaire qui l'amènera à grossir démesurément jusqu'à atteindre 2000 fois sa taille. Cet astre-ci commence tout juste à gonfler mais une planète trop proche a été piégée : elle a d'abord pénétré la couche externe de l'étoile puis s'est mise à tourner de plus en lentement autour, jusqu'à s'écraser dans son noyau. "Et nous avons pu observer la phase finale de cette déglutition qui s'est achevée par une forte émission de lumière" a expliqué lors d'une téléconférence Kishalay De, de l'Institut Kavli d'astrophysique et de recherche spatiale du MIT.
Le signal initial a été détecté en mai 2020 dans les données du Zwicky Transient Facility, un relevé astronomique qui scanne le ciel à la recherche d'étoiles changeant brusquement de luminosité, ce qui peut être le signe d'une supernova ou d'une fusion entre deux étoiles binaires. Justement le type de phénomènes que recherchait Kishalay De.
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Mais cette observation-là semblait inhabituelle. Aussi l'astrophysicien s'est penché sur les observations de la même étoile prises par l'Observatoire Keck à Hawaï. Les télescopes Keck prennent des mesures spectroscopiques de la lumière des étoiles, que les scientifiques peuvent utiliser pour discerner la composition chimique d'une étoile. Mais cela a causé encore plus de confusion : alors que la plupart des binaires émettent des matériaux stellaires tels que l'hydrogène et l'hélium lorsqu'une étoile érode l'autre, la nouvelle source n'en émet aucun. Au lieu de cela, Kishalay De a trouvé le signal de "molécules particulières" qui ne peuvent exister qu'à des températures très froides. "Ces molécules ne sont visibles que dans les étoiles très froides", explique-t-il. "Et quand une étoile s'illumine, elle devient généralement plus chaude. Ainsi, basses températures et étoiles brillantes ne vont pas ensemble".
L'histoire de la planète avalée racontée par les chercheurs du MIT. Crédit : MIT News.
Une planète similaire à Jupiter
Devant ce constat, le chercheur a décidé d'attendre des données supplémentaires pour étudier ce drôle de flash plus en détails. Elles sont parvenues de l'Observatoire Palomar et de sa caméra infrarouge qui a indiqué que durant l'année qui a suivi l'évènement, l'étoile a continué à émettre de l'énergie issue d'un matériau très froid, probablement du gaz en provenance de l'étoile qui s'est condensé sous forme de poussières. Mais les calculs indiquent qu'elle en a émis environ 1000 fois que ce qui est attendu pour la fusion de deux étoiles. Dans la revue Nature, les auteurs de l'étude soulignent que le seul scénario compatible avec ces données est celui d'une planète s'écrasant sur l'étoile.
Lorsqu'une étoile similaire au Soleil manque d'hydrogène, elle entame une nouvelle forme de fusion nucléaire et son enveloppe externe se met à gonfler, menaçant les planètes autour. Un scénario identique se produira pour le Soleil et les planètes rocheuses dont la Terre. Crédits : International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld.
La planète en question est une géante gazeuse, entre 1 et 10 fois la masse de Jupiter, qui orbitait toute proche de son étoile. Quand celle-ci a commencé à grossir, la planète a commencé à dériver en spirale dans l'atmosphère stellaire pour finir par s'y écraser, ce qui a provoqué le flash lumineux.
Un processus s'est traduit par l'éjection des couches externes de l'atmosphère de l'étoile qui se sont rassemblées autour d'elle sous forme de poussières, le temps d'une année environ. Un scénario qui se produira pour le Soleil, dans 5 milliards d'années. Celui-ci avalera les planètes les plus proches : Mercure, Vénus et peut-être la Terre. Certaines modélisations indiquent qu'il y ait une chance que cette dernière puisse s'en sortir. Mais comme ces planètes sont beaucoup plus petites, il n'est pas certain que des observateurs lointains, s'ils existent, puissent constater le même type de signal.
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