gov-civil-vilareal.ptQui est Sirius?
>Pendant les mois d'hiver, quand Orion s'élève haut dans le ciel, une étoile brillante brille juste au sud-est de lui. Même si les trois étoiles de la ceinture d'Orion ne pointaient pas par hasard vers elle, vous le remarqueriez. Après tout, Sirius est l'étoile la plus brillante du ciel nocturne.
Le Apparemment étoile la plus brillante, devrais-je ajouter avec pédantisme. Cela est dû en partie à sa luminosité intrinsèque (il émet environ 25 fois plus d'énergie que le soleil), mais plus important encore, il est proche : à une distance de 8,6 années-lumière, c'est le septième système stellaire le plus proche du soleil.
Et oui, il est un système. Un binaire , pour être clair; une paire d'étoiles en orbite. L'étoile que nous voyons avec nos yeux s'appelle Sirius A. Le compagnon, Sirius B, est une naine blanche , le noyau petit et dense de ce qui était une étoile normale, mais a manqué de combustible nucléaire et a soufflé ses couches externes. Il est très faible en lumière visible, environ un dixième de la luminosité de A. Cela le rend relativement difficile à voir, et il n'a été découvert qu'en 1862. Son existence était suspectée avant cela; des mesures minutieuses, même à l'époque, ont montré que Sirius semblait vaciller une toute petite quantité dans le ciel. Il s'avère que cela était dû à la gravité de Sirius B tirant sur A alors qu'ils étaient en orbite l'un autour de l'autre.
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Depuis plus de 150 ans, nous avons beaucoup appris sur la paire, mais ce que je trouve intéressant, c'est que précis les mesures ont été incroyablement insaisissables. Sirius A est tellement plus lumineux que B que même mesurer leur séparation les uns des autres s'est avéré difficile. Toute photographie où B est bien exposé surexpose A au point d'être inutile.
Image de Hubble de l'une des étoiles binaires les plus proches du Soleil : Sirius A (au centre) et sa compagne naine blanche B (en bas à gauche) ; A est environ 10 000 fois plus lumineux. Crédit: NASA, ESA, H. Bond (STScI) et M. Barstow (Université de Leicester
Difficile, mais pas impossible. Une équipe d'astronomes dirigée par mon vieil ami et collègue Howard Bond étudie Sirius depuis un certain temps. Ils observent Sirius à l'aide du télescope spatial Hubble depuis près de 20 ans pour obtenir des mesures précises des positions des deux étoiles lorsqu'elles sont en orbite l'une autour de l'autre. Ils ont couplé cela avec des mesures de l'observatoire naval américain remontant à 1956… et pas seulement cela, ils ont en fait utilisé des observations d'aussi loin que 1862 !
Avec toutes ces informations, ils ont enfin pu reconstituer une image cohérente des deux étoiles , comment ils orbitent l'un autour de l'autre, quelles sont leurs caractéristiques physiques, et peut-être le plus intéressant quelle est leur histoire.
Physiquement, ils constatent que Sirius A a 2,06 fois la masse du soleil, et la naine blanche Sirius B a une masse de 1,018 masse solaire. Tout va bien, mais ce sont les tailles des étoiles qui sont incroyables. Ils découvrent que Sirius A a un diamètre égal à 1,7144 fois celui du soleil – les étoiles les plus massives sont plus grosses, donc c'est logique – mais Sirius B a un diamètre de seulement 0,008098 du soleil ! Cela fait environ 11 270 kilomètres de large : plus petit que la Terre !
La naine blanche la plus proche de nous, Sirius B, a la masse du Soleil mais la taille de la Terre. A titre de comparaison, le Soleil est plus de 100 fois plus large que la Terre. Crédit: ESA et NASA 
C'est une étoile dense. Un centimètre cube (la taille d'un dé à six faces) aurait une masse de 2,7 tonnes métriques . Imaginez que vous prenez une camionnette entièrement chargée et que vous la broyez jusqu'à la taille d'un morceau de sucre et vous obtiendrez l'image. Maintenant, pour être juste, nous le savons depuis des décennies, mais ces nouvelles mesures sont les plus précises jamais réalisées. Ils nous aideront à comprendre la physique des étoiles mieux que jamais.
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En fait, ces mesures précises des masses, des tailles, des couleurs et du contenu chimique des étoiles ont permis aux astronomes d'utiliser des modèles physiques pour calculer l'âge des étoiles. Sirius A a environ 237 à 247 millions d'années, tandis que Sirius B a 228 millions d'années. Les incertitudes dans les deux mesures sont suffisamment grandes (10 millions d'années environ) pour que ces estimations soient cohérentes les unes avec les autres, comme prévu. On peut supposer qu'ils sont nés ensemble.
L'orbite de Sirius B autour de A déterminée à l'aide des observations de Hubble depuis 1997 (en réalité, elles orbitent l'une autour de l'autre, mais cela est montré par rapport à A). L'axe vertical est nord/sud sur le ciel, et horizontal est est/ouest. Les points rouges sont les positions mesurées et les cercles bleus sont les positions en même temps en utilisant l'orbite calculée. Crédit: Bond et al.
L'orbite des deux étoiles est également intéressante. Ils tournent l'un autour de l'autre tous les 50,1284 ans, allant de 1,2 milliard à 4,7 milliards de kilomètres l'un de l'autre sur ce qui est évidemment une orbite hautement elliptique. La dernière fois qu'ils étaient les plus proches l'un de l'autre (ce qu'on appelle le périastron), c'était à la mi-1994. Ils sont maintenant à peu près aussi éloignés que jamais.
Et ce une partie mène à quelque chose de très intéressant en effet ! Sirius B est le noyau brûlé d'une étoile qui ressemblait autrefois beaucoup au soleil, bien que plus massive. Il a probablement commencé sa vie comme une étoile de masse solaire de 5,6, le mettre dans les premiers rangs des étoiles normales . Il y a quelque chose comme 130 millions d'années, il manquait d'hydrogène utilisable dans son noyau pour fusionner en hélium. Il a gonflé en une géante rouge, a soufflé ses couches externes, et finalement tout ce qui restait était son noyau inerte dense - la naine blanche que nous voyons aujourd'hui.
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Mais cette scène de géante rouge nous mène à un mystère. À cette masse, Sirius B aurait gonflé un parcelle . Il aurait pu mesurer entre 450 et 500 millions de kilomètres, soit trois fois plus que la distance de la Terre au soleil ! Mais c'est étrange : à l'époque, la distance périastron entre Sirius A et B aurait été inférieure au rayon de Sirius B. En d'autres termes, quand Sirius B est devenu tout enflé, Sirius A aurait été à l'intérieur !
Ce genre d'étoiles a déjà été vu ; nous les appelons binaires de contact. Habituellement, ce sont deux étoiles qui partagent une seule atmosphère en forme de cacahuète, mais dans ce cas, A aurait vraiment été à l'intérieur de B*. C'est ce qu'on appelle techniquement le phase d'enveloppe commune d'un système binaire proche. Mais il a des ramifications. Par exemple, si les deux étoiles partent d'une orbite elliptique, cette phase va la circulariser vite . Pourtant, maintenant, l'orbite des deux étoiles est très allongée. C'est étrange. En fait, d'autres systèmes binaires ont été vus comme celui-ci, et on ne sait pas du tout pourquoi ni comment les orbites restent elliptiques après la phase d'enveloppe commune.
J'adore ça, pour être honnête. Combien de fois ai-je vu Sirius, de mes propres yeux, à travers des jumelles, à travers un télescope ? Des centaines ? Des milliers, sûrement. Pourtant, bien qu'elle soit l'étoile la plus brillante du ciel nocturne, bien qu'elle soit si proche, malgré des dizaines de milliers d'heures d'observations de Sirius à travers le monde et à travers l'histoire, des mystères subsistent à son sujet. À propos de eux .
Ah, scientifique. Je ne peux jamais me lasser de vous, car il y a toujours plus à savoir. Toujours.
*À bien y penser, nous nommons l'étoile la plus brillante d'un binaire A et l'étoile plus faible B. À l'époque. B aurait été A et A aurait été B. Mais c'était bien avant que les humains ne parcourent la Terre et construisent des télescopes. De plus, ces étoiles auraient été de l'autre côté de la galaxie à l'époque. Le temps change les choses.
