Les infidélités de «Delta Cephei» révélées au grand jour
L’une des étoiles les plus étudiées du ciel et qui sert à la mesure des distances des autres objets célestes est en réalité un système binaire, formé de deux astres. «Shocking!»
L
es Céphéides sont une famille d’étoiles variables qui servent à estimer avec une grande précision les distances d’autres astres et même d’autres galaxies. Elles sont donc d’une importance cruciale en cosmologie. Le prototype de cette classe d’étoiles est Delta Cephei. Elle est intensément étudiée depuis plus de deux siècles. Les astronomes pensaient bien la connaître.
Que nenni. Dans un article paru dans la revue The Astrophysical Journal du 10 mai, une équipe de chercheurs, dont certains de l’Université de Genève, vient de découvrir que cette étoile n’est pas seule, comme on le pensait, mais qu’elle possède en réalité un compagnon caché.
Distances cosmiques
Delta Cephei, qui a donné son nom à toutes les étoiles variables similaires, a été découverte en 1784 par l’astronome anglais John Goodricke. Les scientifiques s’y sont intéressés pour mesurer les distances cosmiques. L’astronome américaine Henrietta Leavitt a en effet découvert en 1908 qu’il existe une relation entre les périodes de pulsation de ces étoiles et leur luminosité intrinsèque, données à partir desquelles il est possible de déduire la distance.
La découverte des auteurs de l’article complique toutefois les choses. Le fait que Delta Cephei soit en réalité un système binaire rend la calibration de la relation période-luminosité moins facile et peut biaiser la mesure des distances.
A l’origine de ce rebondissement, un signal inattendu détecté par les scientifiques alors qu’ils mesurent les pulsations de Delta Cephei. Grâce à la spectroscopie Doppler de haute précision (développée et utilisée pour la recherche d’exoplanètes), les chercheurs se rendent compte que la vitesse avec laquelle l’étoile s’approche du Soleil n’est pas constante mais varie avec le temps d’une façon qui ne peut s’expliquer que par la présence d’une autre étoile gravitant autour.
Ayant déterminé l’orbite des deux étoiles, les chercheurs constatent que la masse du compagnon inconnu est environ 10 fois plus faible que celle de Delta Cephei.
Echelle des distances
La première conséquence de ce travail concerne la mission européenne Gaia qui vise à répertorier avec précision un milliard d’étoiles dans le ciel. La présence du compagnon doit en effet être prise en compte lors de la nouvelle détermination de la distance de Delta Cephei.
«Notre étude ne remet pas en question l’échelle des distances dans son ensemble, estime Richard Anderson, chercheur à l’UNIGE au moment de la découverte et désormais chercheur à l’Université Johns Hopkins. L’amélioration de la précision des mesures de chaque échelon profitera à terme à la cosmologie.»
A cause de son orbite excentrique, Delta Cephei et son compagnon se rapprochent à moins de deux fois la distance Terre-Soleil tous les 6 ans. C’est une petite distance pour une étoile supergéante telle que Delta Cephei dont le rayon est 43 fois plus grand que celui du Soleil. Les deux astres ont donc sans doute interagi via les forces de marée. Ceci pourrait aider à comprendre des observations réalisées dans le passé par des astronomes américains qui ont remarqué un environnement circumstellaire étrange et inexpliqué.