De nouvelles données sur l’évolution des étoiles binaires
L’évolution en enveloppe commune (EEC) est une phase courte mais critique de l’évolution d’une étoile binaire, un système de deux étoiles liées gravitationnellement qui orbitent autour d’un centre de masse commun. Durant cette phase, le système binaire peut perdre une importante fraction de sa masse, de son énergie et de son moment angulaire. Dans certains cas, les 2 étoiles peuvent même fusionner pour former un seul objet. Alors que ce phénomène semble crier «Regardez-moi! Regardez-moi maintenant!», la phase EEC reste l’une des phases les moins bien comprises de l’évolution des étoiles binaires. «Mais les conséquences de notre manque de compréhension sont considérables en astronomie», déclare Ondřej Pejcha(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), astrophysicien à l’université Charles(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) de Prague. Par exemple, l’EEC joue un rôle crucial dans les voies évolutives impliquant des objets compacts tels que les naines blanches, les étoiles à neutrons et les trous noirs. «Un aspect particulièrement important et opportun de ce phénomène est la compréhension de l’origine et de l’évolution des systèmes de trous noirs et d’étoiles à neutrons, dont nous observons les fusions grâce aux ondes gravitationnelles», ajoute Ondřej Pejcha. Avec le soutien du projet Cat-In-hAT(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par l’UE, Ondřej Pejcha s’est efforcé d’apporter un nouvel éclairage sur le phénomène important et mystérieux de l’EEC.
Examen de la dynamique 3D de l’évolution en enveloppe commune
La magnétohydrodynamique a permis aux chercheurs d’examiner la dynamique tridimensionnelle de l’EEC – avec une attention toute particulière sur l’évolution vers la phase résiduelle finale. La magnétohydrodynamique est un outil qui étudier l’évolution et les interactions des fluides conducteurs d’électricité, tels que les plasmas que l’on rencontre fréquemment dans l’univers, avec les champs magnétiques. «Ces simulations nous permettent d’évaluer quantitativement les mécanismes responsables du transport du moment angulaire et de l’énergie et de l’amplification des champs magnétiques, et de comprendre comment ces processus interagissent avec le système binaire central», explique Ondřej Pejcha. Le projet a également créé un module innovant de transfert de rayonnement pour un code hydrodynamique à maillage mobile. Le code a depuis été appliqué aux transitoires re-traités par le vent stellaire et aux événements de rupture par effet de marée trouvés au centre des galaxies, ainsi qu’aux transitoires associés à l’EEC. Un maillage divise l’espace 3D en une grille de formes plus petites et plus simples afin de permettre les simulations informatiques. Les codes hydrodynamiques à maillage mobile sont une classe d’outils de dynamique des fluides numérique qui permettent de résoudre les équations des fluides sur un maillage de calcul qui se déplace avec le fluide, réduisant ainsi les erreurs numériques.
Faire progresser la compréhension astronomique de l’évolution en enveloppe commune
Ce projet a permis de faire progresser la compréhension astronomique du phénomène EEC. «Nous avons transformé les transitoires en enveloppe commune en sondes de l’évolution binaire et apporté de nouvelles perspectives sur les stades tardifs de l’évolution en enveloppe commune», précise Ondřej Pejcha. Si le projet Cat-In-hAT a pris fin, le travail de ses chercheurs se poursuit. «Je suis particulièrement fier que les doctorants et post-doctorants qui ont travaillé sur ce projet aient pu obtenir des postes de suivi compétitifs dans diverses institutions en Europe et aux États-Unis, où je suis sûr que beaucoup continueront à faire progresser les recherches que nous avons entreprises grâce à ce projet soutenu par le Conseil européen de la recherche(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) », conclut Ondřej Pejcha. Ondřej Pejcha prévoit d’explorer plus en profondeur certains des sujets abordés dans le cadre de ce projet, notamment en appliquant le code de maillage mobile de rayonnement à des questions de recherche liées à une gamme de phénomènes transitoires astronomiques.