Unresolved triple systems in the aged open cluster Trumpler 19: Discovery, confirmation, and implications
Cette étude utilise des relevés multi-longueurs d'onde et des mesures de vitesse radiale pour identifier et confirmer une population de systèmes triples et quadruples non résolus dans l'amas ouvert âgé Trumpler 19, démontrant leur survie sur près de 4 milliards d'années et révélant une fraction de multiplicité plus élevée par rapport à l'amas de âge similaire M 67.
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Les étoiles sont rarement solitaires. Dans le voisinage de notre Soleil, la plupart des étoiles se trouvent par paires, et beaucoup font partie de familles encore plus larges comprenant trois, quatre membres ou plus. Ces groupes, connus sous le nom de systèmes multiples, sont cruciaux pour comprendre comment les étoiles naissent, comment elles se pèsent et comment elles évoluent sur des milliards d'années. Cependant, repérer ces familles au-delà de notre arrière-cour cosmique immédiate est incroyablement difficile. Lorsque les étoiles sont trop éloignées, elles se fondent en un seul point lumineux, rendant impossible de déterminer si un point brillant est une étoile isolée ou une famille nombreuse cachée à la vue de tous. Pour résoudre ce problème, les astronomes se tournent souvent vers les amas d'étoiles. Ce sont des groupes denses d'étoiles nées du même nuage de gaz, au même moment et à la même distance. Comme chaque étoile d'un amas partage le même âge et la même composition chimique, elles agissent comme un laboratoire contrôlé. Si une étoile de l'amas semble anormalement brillante, c'est probablement non pas parce qu'il s'agit d'un type d'étoile différent, mais parce qu'elle est en réalité deux ou plusieurs étoiles brillant ensemble.
Une équipe d'astronomes a maintenant utilisé cette approche de laboratoire pour découvrir une population cachée de familles stellaires complexes dans un ancien amas ouvert appelé Trumpler 19. Situé à environ 2 300 pc dans le plan de notre galaxie, cet amas est âgé d'environ 3,7 milliards d'années. En combinant les données de plusieurs puissants relevés du ciel, les chercheurs ont cartographié la luminosité et la couleur de milliers d'étoiles de l'amas. Ils savaient qu'une paire d'étoiles identiques paraîtrait environ trois quarts de magnitude plus brillante qu'une étoile unique du même type. Mais ils cherchaient quelque chose d'encore plus brillant : des étoiles si lumineuses qu'elles devaient être des triplets ou des quadruplets, des systèmes où trois ou quatre étoiles sont liées ensemble. L'équipe a identifié une séquence distincte de ces étoiles excessivement brillantes se situant bien au-dessus de la ligne normale des étoiles simples sur leurs graphiques. Pour confirmer qu'il s'agissait bien de membres de l'amas et non de simples étoiles d'arrière-plan, ils ont utilisé un grand télescope équipé d'un spectrographe pour mesurer la vitesse à laquelle ces étoiles se déplaçaient. Les résultats ont montré que les candidates brillantes à la multi-étoile se déplaçaient à la même vitesse que le reste de l'amas, prouvant qu'elles en font partie.
Cette découverte est significative car elle montre que ces familles complexes peuvent survivre pendant très longtemps. Bien que des systèmes triples et quadruples aient été observés dans des amas jeunes, le fait d'en trouver un dans un amas aussi ancien que Trumpler 19 suggère qu'ils sont remarquablement stables. Les chercheurs ont constaté que la fraction de ces systèmes multiples dans Trumpler 19 est comparable à ce que nous voyons dans le voisinage solaire, bien que l'échantillon local comprenne des étoiles plus faibles, plus difficiles à voir de cette distance. Curieusement, Trumples 19 contient près de trois fois plus de systèmes triples et quadruples non résolus qu'un autre amas célèbre et similaire en âge appelé M 67. Cette différence est déroutante car les deux amas ont environ le même âge et des masses totales similaires. Cela soulève la question de savoir si Trumpler 19 est né avec plus de ces familles, ou si M 67 a réussi, d'une manière ou d'une autre, à les briser au fil du temps. L'étude écarte plusieurs autres explications pour la luminosité excessive, telles que les erreurs de mesure, les étoiles variables qui pulsent en luminosité ou la présence de disques poussiéreux que possèdent souvent les jeunes étoiles. Les données indiquent clairement qu'il s'agit de véritables familles stellaires de longue durée.
Ce travail souligne la puissance des relevés du ciel modernes pour révéler l'architecture cachée de la galaxie. En utilisant des mesures précises des positions et des mouvements des étoiles, combinées à l'imagerie infrarouge profonde, l'équipe a pu distinguer les étoiles simples des familles complexes qui étaient auparavant impossibles à différencier. Les résultats suggèrent que la formation et la survie des systèmes stellaires multiples peuvent varier considérablement d'un amas à l'autre, même lorsque ces amas semblent très similaires en surface. Des observations futures avec des télescopes encore plus puissants seront nécessaires pour voir si ce modèle se vérifie dans d'autres amas et pour comprendre exactement pourquoi certains amas semblent préserver ces familles complexes tandis que d'autres non. Pour l'instant, la découverte dans Trumpler 19 offre un aperçu rare de la stabilité à long terme des familles stellaires les plus denses de l'univers.
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