En décembre 1689, un jésuite français du nom de Jean Richaud observait une comète depuis son poste de Pondichéry, sur la côte sud-est de l'Inde, lorsqu'il remarqua quelque chose d'étrange : deux points de lumière si proches qu'ils semblaient tourner l'un autour de l'autre. Cette observation faite presque par hasard fit d'Alpha Centauri seulement la troisième paire d'étoiles jamais confirmée comme véritable système binaire, après Mizar AB et Acrux.
Trois siècles plus tard, le système sur lequel Richaud était tombé par hasard se révèle plus étrange encore qu'il n'aurait pu l'imaginer. Ce qui ressemble à une seule étoile brillante à l'œil nu est en réalité un ensemble de trois étoiles, situé à 4,36 années-lumière de la Terre dans la constellation australe du Centaure. Deux d'entre elles, cataloguées A et B, sont assez brillantes pour être repérées à l'œil nu seul ; la troisième, plus faible, Proxima Centauri, détient en fait le titre de plus proche voisine du Soleil, à 4,2465 années-lumière.
Entre une paire d'étoiles semblables au Soleil, une petite naine rouge au tempérament vif et au moins une planète installée sur une orbite tempérée, ce seul coin de ciel regorge d'assez d'histoires distinctes pour occuper toute une soirée.
Une paire de soleils, liés pour 80 ans
Alpha Centauri A et B tournent autour d'un centre de gravité commun une fois tous les 80 ans, presque jour pour jour. Au cours de ce long tour, l'écart entre elles n'est jamais fixe : leur trajectoire commune s'étire en ellipse plutôt qu'en cercle, de sorte que la distance entre les deux étoiles oscille entre 35,6 unités astronomiques — à peu près la distance de Pluton au Soleil — et 11,2 unités astronomiques, soit à peu près celle de Saturne.
La paire tourne l'une autour de l'autre à environ 3 600 millions de kilomètres de distance, un peu plus que la distance entre Uranus et le Soleil. Comme l'orbite ne cesse de s'étirer et de se resserrer selon un cycle de 80 ans, quiconque observe la paire au télescope aujourd'hui contemple une configuration réellement différente de celle qu'aurait vue un observateur de l'époque de Richaud.
Mesurer deux étoiles à des milliers de milliards de kilomètres
Alpha Centauri A et B sont de proches cousines du Soleil, ce qui en fait un étalon utile pour tester la compréhension qu'ont réellement les astronomes de la physique stellaire. Des mesures précises ont permis d'établir le rayon de l'étoile A à 854 000 kilomètres et celui de l'étoile B à 602 000 kilomètres — soit respectivement 1,227 et 0,865 fois le rayon du Soleil.
Un tel niveau de précision, pour deux objets situés à plus de 41 millions de millions de kilomètres, n'est possible que parce qu'A et B ressemblent tant à des jumelles du Soleil : le moindre écart entre les tailles mesurées et les prédictions d'un modèle révèle des lacunes dans la physique même qui sert à décrire les étoiles, y compris la nôtre, bien plus largement.
La troisième étoile discrète que personne ne remarque
Proxima Centauri est si faible qu'elle est passée totalement inaperçue longtemps après le catalogage d'A et B, alors qu'elle se trouve à la lisière du même voisinage gravitationnel. L'écart entre Proxima et la paire AB atteint environ 13 000 unités astronomiques, soit environ 430 fois le rayon de l'orbite de Neptune autour du Soleil.
Vu autrement, Proxima se trouve à environ 1,5 million de millions de kilomètres plus près de nous que ses sœurs plus brillantes, et un tour complet autour d'elles pourrait prendre de l'ordre de plusieurs millions d'années — à supposer que la gravité la lie réellement à la paire. Une étoile aussi éloignée, se déplaçant aussi lentement, rappelle qu'un « système » peut en réalité désigner une association très lâche.
Une petite étoile à la mèche courte
Proxima Centauri est remarquablement froide pour une étoile : sa surface ne brille qu'à environ 3 050 kelvins, et elle n'émet que 0,15 % de la luminosité totale du Soleil. Physiquement, elle mesure environ 14 % du rayon du Soleil et porte environ 12 % de sa masse. Mais ce qui lui manque en taille, elle le compense par son tempérament.
En août 2015, Proxima a produit sa plus grande éruption jamais enregistrée, atteignant brièvement 8,3 fois sa luminosité normale le 13 du mois. Une étoile aussi faible en lumière ordinaire peut tout de même déclencher des sursauts de rayonnement assez intenses pour affecter tout ce qui orbite à proximité — ce qui, comme on le découvrira, est bien le cas.
Un monde tempéré à quelques millions de kilomètres
Malgré les éruptions de Proxima, l'une de ses planètes occupe une position vraiment intéressante. Les astronomes y ont découvert un petit monde, probablement d'au moins 1,3 masse terrestre, effectuant un tour de Proxima en 11,2 jours à seulement 0,05 unité astronomique — plus près de son étoile que Mercure ne l'est du Soleil, ce qui reste viable étant donné la faible luminosité de Proxima.
Cette orbite serrée place la température d'équilibre de la planète dans une plage où de l'eau liquide pourrait exister à sa surface. Elle est assez proche pour être atteinte par chacune des éruptions de Proxima, mais elle est aussi la planète connue la plus proche en dehors de notre Système solaire à s'approcher, même de loin, de conditions habitables.
Une seconde planète, encore en attente de confirmation
Les chercheurs ont également détecté un signal préliminaire suggérant l'existence d'un second monde, provisoirement baptisé Proxima c, sur une orbite bien plus large, d'environ 1 900 jours, à une distance de Proxima environ 1,5 fois supérieure à celle de la Terre au Soleil. Contrairement à sa sœur tempérée, cette candidate serait probablement un endroit glacial et inhospitalier.
La preuve provient d'une oscillation de la position de Proxima, à peine supérieure à un mètre par seconde, un signal qui paraissait limite dans les premières données avant que plusieurs années de mesures supplémentaires ne le confirment plus solidement. S'il se confirme, ce candidat appartiendrait à une classe de planète — la super-Terre — qui est le type le plus courant connu dans la Voie lactée, mais totalement absent de notre propre Système solaire.
Une constellation partagée avec un amas géant
Alpha Centauri partage sa constellation d'origine, le Centaure, avec un objet qui n'a rien à voir avec le système stellaire lui-même mais qui le surpasse largement en taille : Omega Centauri. C'est l'amas globulaire le plus brillant visible depuis la Terre et le plus grand jamais identifié dans toute la Voie lactée, et certains chercheurs soupçonnent qu'il s'agit en réalité du noyau dépouillé d'une galaxie naine que notre galaxie a absorbée il y a longtemps.
C'est un bon rappel qu'une constellation n'est qu'une direction partagée dans le ciel, et non une origine commune — les trois étoiles d'Alpha Centauri et les centaines de milliers d'étoiles d'Omega Centauri n'ont rien à voir les unes avec les autres, si ce n'est d'apparaître dans la même portion de ciel austral.