Des scientifiques citoyens contribuent à la découverte de deux naines brunes exotiques

Grâce un projet de science citoyenne nommé Backyard Worlds: Planet 9, des astronomes amateurs et professionnels ont confirmé l’existence de deux naines brunes qui ne ressemblent en rien à celles déjà connues.

Représentation artistique d’une naine brune. En dépit de leur nom, ces astres ne sont pas de couleur brune. Ils prennent plutôt une teinte magenta ou rouge-orangée à nos yeux, dépendant de leur température et couverture nuageuse. Source : William Pendrill.

Les naines brunes se forment à partir du gaz interstellaire, comme les étoiles, mais leur masse n’est pas suffisamment grande pour amorcer des réactions nucléaires stables dans leur coeur. Elles sont toutefois plus massives que des planètes ; on les appelle parfois des « Super Jupiter » pour cette raison. On peut déterminer leurs propriétés en étudiant l’intensité de la lumière qu’elles émettent à différentes longueurs d’onde, ce qu’on appelle leurs couleurs. Ces mesures, qu’on appelle « spectroscopie », permettent aux astronomes de déterminer leur composition chimique et leur température. 

« Ces deux naines brunes, découvertes grâce à l’aide de scientifiques citoyens et citoyennes, ont des propriétés lumineuses qui diffèrent beaucoup des autres naines brunes que l’on connaissait », déclare l’astronome et chercheur Adam Schneider, de l’Université d’État de l’Arizona. 

Selon les chercheurs, ces naines brunes pourraient être parmi les plus anciennes jamais observées. En effet, l’environnement interstellaire était différent à l’époque où elles se sont formées, et elles ont ainsi conservé une composition chimique particulière que les chercheurs arrivent à identifier en étudiant leurs propriétés lumineuses. Ces deux naines brunes sont tellement massives qu’il leur aurait fallu accumuler à peine plus de matière au moment de leur formation pour qu’elles amorcent la fusion nucléaire de l’hydrogène en leur coeur, et ainsi naître en tant qu’étoiles.

Adam Schneider est l’auteur principal de l’article, récemment accepté par The Astrophysical Journal, qui décrit ces découvertes et leurs conséquences potentielles. 

Remarquée pour la première fois il y a quelques années, l’une de ces deux naines brunes (WISE 1810) est située dans une région du ciel où règne une grande densité d’étoiles (dans le plan de la Galaxie) rendant son étude difficile.

La naine brune WISE 1810, vue avec l’outil WiseView. La teinte orangée, dans cette combinaison particulière de filtres infrarouges, indique qu’il s’agit bien d’une naine brune. Il est possible de voir que l’objet s’est déplacé entre 2010 (à gauche) et 2017 (à droite). Crédit : Schneider et al. 2020.

Adam Schneider a pu confirmer que l’objet se déplaçait rapidement entre les années 2010 et 2017 en utilisant un outil appelé WiseView créé par Dan Caselden, un citoyen passionné d’astronomie. Cette observation suggère fortement que la naine brune se trouve dans le voisinage de notre Soleil. 

« WiseView permet de faire défiler les données comme un petit film, explique Adam Schneider. Il est ainsi plus facile de voir si un objet se déplace avec le temps par rapport aux étoiles d’arrière-plan, qui nous paraissent immobiles. » 

Un autre scientifique amateur, Arttu Sainio, a également identifié que cet astre se déplace rapidement avec WiseView, de façon indépendante. 

La deuxième naine brune présentée dans l’article (WISE 0414) a été découverte indépendamment par quatre autres mordus d’astronomie : Paul Beaulieu, Sam Goodman, William Pendrill et Austin Rothermich. Comme Dan Caselden et Arttu Sainio, ces astronomes amateurs participent à un projet de science citoyenne financé par la NASA, nommé Backyard Worlds: Planet 9.

Ce projet permet à tous et toutes de prendre part à la recherche de nouveaux astres aux confins de notre Système solaire. Les participants qui ont découvert WISE 0414 ont passé des centaines d’images captées par la mission WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) de la NASA au peigne fin, à la recherche de déplacements subtils au fil du temps qui peuvent être détectés aisément par l’œil humain.

« La découverte de ces deux naines brunes montre que M. et Mme Tout-le-Monde peuvent réellement contribuer à la science, dit Adam Schneider. Grâce à Backyard Worlds, des milliers de gens travaillent ensemble pour trouver des objets très étranges dans le voisinage du Soleil. »

Une fois les objets repérés par les amateurs, les astronomes professionnels utilisent la spectroscopie en lumière l’infrarouge pour déterminer leurs propriétés physiques et confirmer leur nature.

Jonathan Gagné, ancien chercheur postdoctoral Banting de l’Institut de recherche sur les exoplanètes à l’Université de Montréal et maintenant conseiller scientifique au Planétarium Rio Tinto Alcan, est membre de l’équipe scientifique du projet Backyard Worlds. C’est lui qui a analysé les données spectroscopiques de la deuxième naine brune, obtenues au télescope Magellan Baade de l’Observatoire de Las Campanas au Chili. 

« J’ai été vraiment surpris quand j’ai vu le spectre de WISE 0414 pour la première fois », se souvient-il. J’ai dû refaire l’analyse plusieurs fois, en utilisant différentes méthodes de calibration, pour me convaincre qu’il n’y avait pas d’erreurs. Les propriétés lumineuses de cette naine brune sont vraiment différentes de tous les objets que j’avais vus auparavant ». 

La découverte de ces deux naines brunes inhabituelles, rendue possible par la collaboration fructueuse entre scientifiques et férus d’astronomie, donne bon espoir aux spécialistes de trouver d’autres objets aux caractéristiques étonnantes dans l’avenir.

« Quand nous nous contentons de chercher des naines brunes en nous basant sur les couleurs de celles déjà connues, nous risquons de passer à côté des naines brunes aux propriétés inhabituelles », mentionne Adam Schneider. « Ces deux nouvelles découvertes nous aideront à définir les paramètres à surveiller pour révéler d’autres naines brunes similaires. » 

Source 

Karin Valentine
Media Relations & Marketing Manager
School of Earth and Space Exploration
Arizona State University
480-965-9345 Karin.Valentine@asu.edu

Marie-Eve Naud
Coordonnatrice scientifique à l’éducation et au rayonnement
Institut de recherche sur les exoplanètes, Université de Montréal, Montréal, Canada
514-279-3222 naud@astro.umontreal.ca 

À propos de l’étude

L’article WISEA J041451.67−585456.7 and WISEA J181006.18−101000.5: The First Extreme T-type Subdwarfs? a été accepté pour publication dans la revue The Astrophysical Journal. En plus de Jonathan Gagné (Université de Montréal et Planétarium Rio Tinto Alcan), cinquième auteur de l’article, l’équipe comprend l’auteur principal Adam Schneider, chercheur à l’Université d’État de l’Arizona, et 21 autres co-auteurs participant au projet Backyard Worlds: Planet 9.

Les auteurs ont bénéficié d’un financement du programme d’analyse des données astrophysiques de la NASA (NNH17AE751).

L’Université d’État de l’Arizona est un nouveau modèle d’université de recherche américaine, qui s’engage à favoriser l’accès aux résultats de recherche, l’excellence dans ses travaux et leurs retombées dans la collectivité. Sa réputation s’établit sur les gens qu’elle inclut et non sur ceux qu’elle exclut. L’université poursuit des recherches qui contribuent à l’avancement de la société et assume une responsabilité majeure dans la vitalité économique, sociale et culturelle des communautés qui l’entourent.

Contact scientifique

Jonathan Gagné
Conseiller Scientifique
Planétarium Rio Tinto Alcan, Espace pour la vie, Montréal, Canada
jonathan.gagne@montreal.ca 

Contacts média

Marie-Eve Naud
Coordonnatrice scientifique à l’éducation et au rayonnement
Institut de recherche sur les exoplanètes, Université de Montréal, Montréal, Canada
514-279-3222 naud@astro.umontreal.ca 

Nathalie Ouellette
Coordonnatrice
Institut de recherche sur les exoplanètes, Université de Montréal, Montréal, Canada
613-531-1762
nathalie@astro.umontreal.ca 

Liens supplémentaires

  • Article scientifique (The Astrophysical Journal à venir, version gratuite sur arXiv.org
  • Nouvelle de l’Université dee Montréal
  • Communiqué de presse de l’Université d’État de l’Arizona à venir
  • Communiqué de presse de la NASA à venir
  • Communiqué de presse du Musée américain d’histoire naturelle à venir
  • Communiqué de presse de la NASA à venir