Les astronomes ont découvert une étoile à deux faces et sont déconcertés par son apparence bizarre.

La naine blanche semble avoir un côté composé presque entièrement d’hydrogène et l’autre côté composé d’hélium. C’est la première fois que des astronomes découvrent une étoile solitaire qui semble avoir spontanément développé deux faces contrastées.

« La surface de la naine blanche change complètement d’un côté à l’autre », a déclaré le Dr Ilaria Caiazzo, astrophysicienne à Caltech qui a dirigé les travaux. « Quand je montre les observations aux gens, ils sont époustouflés. »

L’objet, qui se trouve à plus de 1 000 années-lumière dans la constellation du Cygne, a été surnommé Janus, d’après le dieu romain à deux visages de la transition, bien que son nom scientifique officiel soit ZTF J1901+1458. Il a été initialement découvert par le Zwicky Transient Facility (ZTF), un instrument qui scrute le ciel chaque nuit depuis l’observatoire Palomar de Caltech près de San Diego.

Caiazzo cherchait des naines blanches et une étoile candidate s’est démarquée en raison de ses changements rapides de luminosité. D’autres observations ont révélé que Janus tournait sur son axe toutes les 15 minutes. Les mesures de spectrométrie, qui donnent les empreintes chimiques d’une étoile, ont montré qu’un côté de l’objet contenait presque entièrement de l’hydrogène et l’autre presque entièrement de l’hélium.

Si on les voyait de près, les deux côtés de l’étoile seraient de couleur bleuâtre et auraient une luminosité similaire, mais le côté hélium aurait un aspect granuleux et patchwork comme celui de notre propre soleil, tandis que le côté hydrogène semblerait lisse.

La nature à deux faces de l’étoile est difficile à expliquer car son extérieur est fait de gaz tourbillonnant. « Il est difficile pour quoi que ce soit d’être séparé », a déclaré Caiazzo.

Une explication est que Janus pourrait subir une transition rare qui devrait se produire au cours de l’évolution des naines blanches.

Les naines blanches sont les restes mijotés d’étoiles qui étaient autrefois comme notre soleil. Au fur et à mesure que les étoiles vieillissent, elles se gonflent en géantes rouges. Finalement, le matériau extérieur pelucheux est soufflé et le noyau se contracte en une naine blanche dense, ardente et chaude avec à peu près la masse de notre soleil tout en n’ayant que la taille de la Terre.

Le champ gravitationnel intense de l’étoile fait couler les éléments plus lourds vers le noyau et les éléments plus légers flotter, créant une atmosphère d’hélium à deux niveaux en dessous, surmontée d’une fine couche d’hydrogène (l’élément le plus léger). Lorsque l’étoile se refroidit en dessous d’environ 30 000 ° C (54 032 ° F), la couche d’hélium plus épaisse commence à bouillonner, provoquant le mélange, la dilution et la disparition de la couche d’hydrogène externe.

« Pas toutes, mais certaines naines blanches, passent de l’hydrogène à l’hélium à leur surface », a déclaré Caiazzo. « Nous aurions peut-être pris une de ces naines blanches en flagrant délit. »

Si tel est le cas, les scientifiques pensent qu’un champ magnétique asymétrique pourrait provoquer la transition de manière déséquilibrée. « Si le champ magnétique est plus fort d’un côté, cela pourrait limiter la convection [bubbling in the helium layer]», a déclaré Caiazzo. « D’un autre côté, la convection pourrait l’emporter et donc la couche d’hydrogène a été perdue. »

Les résultats sont publiés dans la revue Nature.