En 1995, les astronomes ont fait une découverte fascinante autour de l’étoile Gliese 229, située à environ dix-neuf années-lumière de la Terre. Ils ont observé pour la première fois un objet sombre et mystérieux : une naine brune. Cette observation a marqué une avancée importante en astronomie, mais a aussi laissé les scientifiques perplexes pendant près de trente ans. Pourquoi cet objet plus massif que Jupiter était-il si faible en luminosité alors qu’il aurait dû être beaucoup plus brillant ? Aujourd’hui, grâce aux avancées technologiques, une équipe internationale d’astronomes a enfin percé ce mystère.
Qu’est-ce qu’une naine brune ?
Souvent surnommées des étoiles ratées, les naines brunes sont des objets célestes qui se situent à mi-chemin entre les étoiles et les planètes géantes comme Jupiter. Elles sont en effet plus massives que les planètes, mais pas assez pour devenir de véritables étoiles. Plus précisément, pour qu’une étoile se forme, il faut que sa masse soit suffisamment grande pour que les températures et les pressions internes déclenchent des réactions de fusion nucléaire, celles qui transforment l’hydrogène en hélium et libèrent une énorme quantité de lumière et de chaleur. Les naines brunes n’ont quant à elles pas cette masse critique.
En conséquence, elles ne produisent pas de lumière par la fusion nucléaire comme le fait le Soleil. Elles peuvent tout de même émettre une faible lueur, principalement sous forme de rayonnement infrarouge, en raison de la chaleur résiduelle de leur formation, mais elles sont beaucoup plus froides et sombres que les étoiles. Cette faible luminosité les rend très difficiles à observer avec des télescopes traditionnels qui captent principalement la lumière visible.
Le mystère de la naine brune Gliese 229 B
Les premiers objets de ce genre ont été découverts dans les années 1990, tandis qu’ils avaient été prédits par les théoriciens trente ans plus tôt. Parmi ces naines brunes figurait Gliese 229 B, mais très vite, cette étoile ratée a interloqué les chercheurs. Et pour cause, la luminosité de Gliese 229 B ne correspondait pas à sa masse estimée. Avec une masse environ 70 fois supérieure à celle de Jupiter, elle aurait en effet dû être beaucoup plus brillante que ce que les télescopes observaient.
Ce phénomène intriguant a laissé les scientifiques perplexes pendant des décennies, car aucune explication ne semblait correspondre. Des centaines d’observations ont été réalisées au fil des ans, mais le mystère persistait.
Une paire de naines brunes en orbite
Ce n’est qu’en 2023 qu’une équipe internationale de chercheurs, dirigée par Jerry W. Xuan du California Institute of Technology (Caltech), a résolu le mystère. En utilisant des technologies de pointe, ces derniers ont découvert que Gliese 229 B n’était pas une seule naine brune, mais bien deux.
Ces deux naines brunes, désormais nommées Gliese 229 Ba et Gliese 229 Bb, sont restées indétectables pendant près de trois décennies, car elles sont extrêmement proches l’une de l’autre. En effet, la distance qui les sépare n’est que seize fois supérieure à celle qui sépare la Terre de la Lune (période orbitale de seulement douze jours). Cette proximité les a donc fait apparaître comme un seul objet à nos yeux, même avec les meilleurs télescopes de l’époque.
Pour résoudre ce mystère, les chercheurs ont utilisé l’interféromètre GRAVITY du Very Large Telescope (VLT), situé au Chili. Cet instrument est capable de distinguer des détails incroyablement fins dans l’espace. Grâce à lui, les astronomes ont pu spatialement séparer les deux naines brunes. Ils ont ensuite utilisé un autre outil, CRIRES+, pour analyser la lumière qui provient des deux objets et confirmer qu’ils avaient bien affaire à deux naines brunes distinctes.
Les deux objets ont des masses d’environ 38 et 34 fois celle de Jupiter, ce qui est cohérent avec la faible luminosité observée. Cette découverte explique enfin pourquoi Gliese 229 B semblait trop sombre pour sa masse. En réalité, les astronomes observaient la lumière combinée de deux objets plus petits et non celle d’un seul objet massif.
L’importance de cette découverte
La découverte de ce duo de naines brunes est une avancée majeure dans la compréhension de ces objets mystérieux qui se situent entre les étoiles et les planètes géantes. Elle résout non seulement un mystère vieux de plusieurs décennies, mais soulève également de nouvelles questions sur la formation des naines brunes binaires. Comment ces paires se forment-elles ? Est-il possible que d’autres systèmes similaires encore non détectés existent dans l’Univers ?
Certaines théories suggèrent que ces paires pourraient se former à partir de disques de gaz et de poussière autour des étoiles, similaires à ceux qui forment des planètes. Il est même possible que des exoplanètes binaires existent, formées par des mécanismes similaires. Pour l’instant, ces idées restent hypothétiques, mais les astronomes espèrent que d’autres découvertes viendront bientôt enrichir notre compréhension.
