En 2022, nous pourrions voir une nouvelle étoile dans le ciel nocturne, au sein de la constellation du Cygne. Une étoile aujourd'hui invisible à l'oeil nu, mais dont la luminosité devrait devenir 10.000 fois supérieure. Pour un temps, elle deviendrait l'une des étoiles les plus brillantes du ciel de l'hémisphère nord, aussi lumineuse que l'étoile Polaire.

C'est en tout cas la prédiction d'une équipe d'astronomes emmenés par le professeur Larry Molnar, de l'université Calvin, dans le Michigan (Etats-Unis). Ces scientifiques, qui viennent de présenter leurs travaux lors de la rencontre de l'association américaine d'astronomie à Gaylord, au Texas, font un pari audacieux sur l'évolution d'une paire d'étoiles peu ordinaire.

Si les astronomes observent régulièrement les résultats de phénomènes spatiaux cataclysmiques, ceux-ci sont relativement imprévisibles, et on ne peut braquer des télescopes sur eux que lorsqu'ils ont commencé à se produire... ou lorsqu'ils sont déjà terminés. Novas et supernovas, ces explosions gigantesques d'étoiles, ne sont pas encore suffisamment connues pour que l'on puisse dire à l'avance quand elles vont survenir. C'est donc une nouvelle étape de la modélisation à laquelle se sont livrés les chercheurs américains, pour un cas bien particulier, celui d'une "nova rouge lumineuse" qui devrait naître dans cinq ans, à un an près.

"Deux cacahuètes qui partagent la même coquille"

Vue d'artiste d'une binaire de contact (ESO/L. Calçada)

L'objet céleste à l'origine de cette prédiction est une étoile double située à 1.800 années-lumière et numérotée KIC 9832227, que le professeur Molnar observe depuis 2013, depuis une conférence donnée par sa collègue Karen Kinemuchi, de l'observatoire Apache Point (Nouveau-Mexique). Celle-ci y présente alors une étude qu'elle a réalisée sur les variations de luminosité de cette étoile, émettant diverses hypothèses sur sa nature.

Le professeur Molnar et son assistant, Daniel Van Noord, commencent aussitôt leurs propres observations de KIC 9832227, et en arrivent à une conclusion : il s'agit d'un type bien particulier d'étoile double que l'on nomme "binaire de contact". Dans ce cas de figure, les deux étoiles sont tellement près l'une de l'autre qu'elles "partagent une atmosphère commune, comme deux cacahuètes qui partagent une même coquille", explique Larry Molnar.

L'observation des variations d'intensité lumineuse de KIC 9832227 a permis aux scientifiques de modéliser la rotation des deux étoiles l'une autour de l'autre, et de s'apercevoir qu'elles ralentissaient. Ils ont alors supposé qu'il pouvait s'agir des signes avant-coureurs d'un phénomène explosif encore mal connu, que les spécialistes ont baptisé "nova rouge lumineuse".

La fusion de deux étoiles

Lorsque deux étoiles sont aussi proches que celles de KIC 9832227, elles peuvent finir par fusionner pour ne plus faire qu'une seule étoile. Cela se produit, justement, lorsqu'elles ralentissent jusqu'à ce que leur vitesse ne soit plus suffisante pour les maintenir à distance. Dans un tel cas, la fusion des deux étoiles se produit dans une explosion dont l'intensité se situe entre celle d'une nova ordinaire et celle d'une supernova. De plus, la luminosité de l'astre va décroître après l'explosion, mais plus lentement dans les longueurs d'onde du rouge et de l'infrarouge, d'où le nom de nova rouge lumineuse.

Ce type de comportement a déjà été observé, notamment en 2008, pour l'étoile V1309 Scorpii. En consultant les archives des observations de cette dernière, le professeur Molnar a constaté qu'il s'agissait bien d'une "binaire de contact", et que la vitesse de déplacement des deux étoiles l'une autour de l'autre décroissait de manière accélérée avant d'en arriver à l'explosion finale.

En janvier 2015, Larry Molnar émet donc l'hypothèse que KIC 9832227 va suivre le même chemin. Mais le travail de son équipe n'est pas terminé, et depuis deux ans, ces chercheurs ont effectué de nombreuses observations afin d'écarter toute autre hypothèse. Ils comptent d'ailleurs bien poursuivre ce travail dans le courant de cette année, afin d'affiner leurs calculs.

"Prédire une explosion, c'est une chance sur un million"

Les conclusions tirées par le professeur Molnar et ses collègues sont cependant déjà bien avancées, et ils sont persuadés que les deux étoiles vont bien fusionner dans une explosion que nous pourrons observer depuis la Terre en 2022... avec une incertitude de plus ou moins un an, donc à un moment entre 2021 et 2023. "Prédire une explosion, c'est une chance sur un million, cela n'a jamais été fait auparavant", assure Larry Molnar.

"Si la prédiction de Larry est correcte, son projet va démontrer pour la première fois que les astronomes peuvent capturer le moment de la mort de certaines étoiles binaires, et qu'ils peuvent suivre les toutes dernières années d'un spirale stellaire mortelle jusqu'au moment de sa dramatique explosion finale", explique Matt Walhout, doyen en charge de la recherche à l'université Calvin.

Et si la prédiction ne se réalisait pas ? "Cela pourrait nous apprendre autre chose d'intéressant," affirme Larry Molnar. "Comparé aux autres étoiles, le comportement de celle-ci est distinctif, et il devrait y avoir un autre processus unique à l'oeuvre. Ce ne serait pas aussi excitant qu'une nova visible à l'oeil nu, mais ce serait tout de même intéressant pour un astronome".

Si la prédiction s'avère exacte, ce ne sera pas seulement un exploit pour la science, mais aussi un moment étonnant pour le grand public. Et si ces chercheurs ont raison, en 2022, nous lèverons les yeux au ciel vers la constellation du Cygne et y verrons une étoile brillante qui n'était pas là auparavant. Et nous saurons que Larry Molnar et ses collègues nous l'avaient prédit.

La position de KIC 9832227, dans la constellation du cygne (Prof. Larry Molnar, Calvin Colleg

Jean-Paul Fritz