Elle s’appelle US 708. Non, ce n’est pas une nouvelle autoroute américaine, comme son nom pourrait nous le faire croire. Il s’agirait plutôt d’une formule 1 de l’espace. Aux jeux galactiques, elle aurait la médaille d’or. En effet, US 708 est le nom de l’étoile la plus rapide de notre Galaxie. Ce bolide file à 998 km par seconde. Oui, par seconde ! A cette vitesse, rien ne peut la retenir, pas même l’attraction gravitationnelle de la Galaxie tout entière. Cette étoile finira par disparaître dans l’espace intergalactique.

Aujourd’hui, cette étoile se trouve déjà très loin de nous, un peu trop loin pour être mesuré directement avec le satellite GAIA par le principe de la parallaxe. On estime sa distance à plus de 27 000 années-lumière, c’est-à-dire 3 fois plus loin que Rho Cassiopée, l’étoile la plus lointaine visible à l’œil nu.

Vue de notre Galaxie par la tranche. Le point jaune représente notre Soleil à l’intérieur de notre Galaxie, et le point bleu l’étoile US 708, qui déjà s’échappe de la Galaxie. Simulation via le logiciel Celestia @ F. de Oliveira.

Vue par-dessus de notre Galaxie. Le point jaune représente notre Soleil et le point bleu l’étoile US 708. La zone en rouge est la position d’origine de l’étoile dans le plan galactique. A droite de notre Galaxie, le grand et le petit nuage de Magellan. Simulation via le logiciel Celestia @ F. de Oliveira.

L’étoile US 708 est donc totalement invisible à l’œil nu, sa magnitude apparente est de +18,7. C’est 30 millions de fois moins lumineux que l’étoile Véga. Il faudrait un télescope de 8 mètres pour la voir ! Cependant, il est possible de la photographier avec un télescope de 200 mm et un long temps de pose. En effet, dans un bon ciel et avec ce télescope il est possible de photographier des étoiles de magnitude +19 en 10 minutes d’exposition. Avis aux amateurs ! Une photo de cette étoile nous montre que c’est une très jolie étoile bleue perdue au milieu d’un champ de galaxies lointaines. C’est sa couleur bleue qui a attiré l’attention, d’où son nom de US 708, pour Ultra violet excess Starlike 708 (étoile avec un excès en ultra-violet).

L’étoile US 708 est un tout petit point bleu perdu au milieu d’un champ de galaxies lointaines. L’étoile est de magnitude +18,7, positionnée aux coordonnées : AD=9h33’21’’, DEC=+44°17’6’’. Elle est située à 10’ d’arc de l’étoile de 8^e magnitude HIP 46820 (Hipparcos Star Catalogue).  Photo de @ https://www.google.com/sky/

Elle est située dans la constellation de la Grande Ourse, en bas à droite de la casserole. Le meilleur moment pour la photographier est en février, quand elle est au plus haut dans le ciel, quasiment au zénith en plein milieu de nuit.

Position de l’étoile US 708 dans la constellation de la Grande Ourse. Image simulée avec le logiciel Stellarium. @F. de Oliveira

Cette étoile est très bizarre. C’est une étoile naine, d’un tiers de la masse du Soleil. En surface, elle est constituée d’hélium, quasiment pur, chauffé à plus de 47 000 degrés. Des étoiles naines il y en a beaucoup dans notre Galaxie, on pense que 85% des étoiles sont des étoiles de masse inférieure à 0,4 fois la masse du Soleil. L’étoile US 708 ne fait donc pas figure d’exception. Dans le cœur de ces étoiles naines, l’hydrogène est transformé en hélium par réaction de fusion nucléaire. L’hélium ainsi produit au cœur de l’étoile, chaud, est transporté par convection thermique jusqu’à la surface de l’étoile. Ces étoiles finissent donc par être constituée entièrement d’hélium, y compris en surface. On pourrait donc penser que US 708 est une de ces étoiles classiques. Deux choses ne collent pas. D’une part la température, l’étoile US 708 est bien trop chaude. Elle devrait être rouge à 3 000 degrés, et non bleue à 47 000 degrés. D’autre part, la fusion nucléaire est si lente dans ces étoiles naines que cela prend des centaines de milliards d’années pour transformer tout l’hydrogène en hélium, c’est-à-dire une période de temps bien plus grande que l’âge de l’Univers.

Les modèles astrophysiques montrent que plus l’étoile est massive et plus cette transformation de l’hydrogène en hélium est rapide. Cela peut donc se passer en quelques millions ou milliards d’années si l’étoile est suffisamment massive. L’étoile US 708 est donc forcément le reste d’une étoile plus massive, qui a transformé son hydrogène initial en hélium, et dont une partie de la masse a été éjectée pour ne laisser que le cœur de l’étoile initiale, une étoile naine, dense, riche en hélium et très chaude comme observée. Ce scénario astrophysique est assez classique.

Vous vous demandez sûrement comment une étoile de cette masse a-t-elle pu être accélérée jusqu’à la vitesse folle d’un millième de la vitesse de la lumière ? Les chercheurs également ! Le scénario proposé est le suivant. Au départ il y avait deux étoiles massives tournant rapidement l’une autour de l’autre. L’étoile la plus massive s’est transformée en étoile naine après avoir expulsée son enveloppe. L’autre étoile a aussi perdu son enveloppe d’hydrogène, ne laissant que le cœur chaud d’hélium. Le gaz expulsé a été en partie absorbé par l’étoile naine compagnon, ce qui l’a rendue plus massive, ce qui a provoqué régulièrement des « mini » explosions appelées novae, jusqu’à ce que la masse totale de l’étoile dépasse la masse critique, dite « masse de Chandrasekhar », de 1,4 fois la masse du soleil, limite théorique de stabilité de ces étoiles, ce qui l’a fait exploser totalement.  C’est ce qu’on appelle une explosion « supernova de type Ia », une « supernova thermonucléaire ».

Imaginez un couple de deux patineurs se tenant par la main et tournant rapidement l’un autour de l’autre, et d’un coup, l’un des patineurs disparait. Le second patineur est donc lâché, expulsé à grande vitesse vers l’extérieur, comme par une fronde. C’est ce qui s’est passé pour cette étoile US 708. Son étoile compagne a soudainement explosé, disparu en un nuage de gaz, et l’étoile US 708 s’est trouvée éjectée à grande vitesse. La vitesse mesurée aujourd’hui étant très grande, la vitesse de rotation des étoiles était très élevée, le couple d’étoiles était donc très proche l’une de l’autre, à seulement 0,2 fois le rayon solaire. L’explosion s’est passée il y a 17 millions d’années. C’est dingue ce qu’on peut comprendre d’un tout petit point bleu perdu dans le ciel !

Références :

1. GEIER, S., FÜRST, F., ZIEGERER, E., et al. The fastest unbound star in our Galaxy ejected by a thermonuclear supernova. Science, 2015, vol. 347, no 6226, p. 1126-1128.  Article
2. Simbad
3. Google
4. Wiki
5. Universguide