Quand on pense aux étoiles, on imagine des astres brûlants, blancs ou bleutés, capables d’illuminer l’espace pendant des milliards d’années. Pourtant, aux frontières de la définition même d’une étoile, certains objets sont si froids qu’ils ressemblent davantage à des planètes géantes qu’à des soleils miniatures. Alors, quelle est l’étoile la plus froide connue ? La réponse dépend d’un détail essentiel : parle-t-on d’une vraie étoile, ou d’un objet qui lui ressemble ?
Le nom le plus souvent cité est WISE J085510.83-071442.5, généralement abrégé en WISE 0855-0714. Cet objet a été identifié en 2014 grâce aux données du télescope spatial WISE de la NASA. Sa température est estimée autour de 225 à 260 kelvins, soit environ -48 à -13 °C. À l’échelle astronomique, c’est extraordinairement froid : certains endroits de la Terre peuvent connaître des températures comparables.
Mais il faut être précis. WISE 0855-0714 n’est pas une étoile au sens strict. Il s’agit d’une naine brune, un objet trop massif pour être une planète classique, mais pas assez massif pour entretenir durablement la fusion de l’hydrogène dans son cœur. C’est pourquoi les astronomes parlent plutôt d’un objet substellaire. Dans le langage courant, il est parfois présenté comme l’astre “stellaire” le plus froid connu, mais cette formulation mérite une nuance.
WISE 0855-0714 se trouve à environ 7,2 années-lumière de la Terre, dans la constellation de l’Hydre. Cette proximité en fait l’un des voisins connus du Système solaire, même s’il est invisible à l’œil nu et extrêmement difficile à observer. Sa luminosité est minuscule, car un objet aussi froid émet surtout dans l’infrarouge, bien au-delà de ce que nos yeux peuvent percevoir.
Sa découverte a été rendue possible par l’étude de son mouvement propre, c’est-à-dire son déplacement apparent sur le fond du ciel. Les objets proches semblent bouger plus vite que les astres lointains. Les astronomes ont ainsi repéré ce point infrarouge discret dans les archives de WISE, puis l’ont confirmé avec d’autres instruments. Pour situer cette découverte dans notre voisinage cosmique, l’étude de notre voisine stellaire la plus proche montre à quel point les faibles distances astronomiques restent immenses à l’échelle humaine.
Une naine brune naît comme une étoile, par effondrement d’un nuage de gaz et de poussières. La différence se joue ensuite sur la masse. Pour qu’une étoile puisse fusionner durablement l’hydrogène, elle doit atteindre environ 7 à 8 % de la masse du Soleil. En dessous de ce seuil, la pression et la température du cœur ne suffisent pas à alimenter une véritable réaction thermonucléaire stable.
Les naines brunes peuvent toutefois brûler brièvement du deutérium, une forme lourde de l’hydrogène, si elles sont assez massives. Mais cette phase ne dure pas. Elles se refroidissent ensuite lentement pendant des milliards d’années. WISE 0855-0714 est probablement plusieurs fois plus massive que Jupiter, mais son atmosphère froide pourrait contenir des nuages d’eau glacée, un scénario qui la rapproche visuellement des planètes géantes plus que des étoiles brillantes.
Si l’on exclut les naines brunes, la réponse change. Les étoiles les plus froides encore capables de fusionner l’hydrogène sont des naines rouges ultrafroides. Elles se situent tout près de la limite entre étoile et naine brune. Leur température de surface tourne autour de 2 000 à 2 500 kelvins, soit environ 1 700 à 2 200 °C. C’est brûlant pour nous, mais très frais pour une étoile.
Parmi les candidates souvent mentionnées figure 2MASS J0523-1403, une petite naine rouge dont la température effective est estimée à un peu plus de 2 000 kelvins. Elle est si peu massive et si peu lumineuse qu’elle illustre la frontière physique de la séquence principale. À l’inverse, les étoiles massives et chaudes atteignent des températures spectaculaires ; le cas de WR 102, une étoile extrêmement chaude, montre l’ampleur de l’écart entre les deux extrêmes.
La température d’une étoile ou d’une naine brune n’est pas mesurée avec un thermomètre. Les astronomes analysent sa lumière, ou plus exactement son spectre. Chaque objet émet un rayonnement dont la répartition dépend de sa température. Les astres chauds rayonnent davantage dans le bleu et l’ultraviolet ; les plus froids émettent surtout dans le rouge puis dans l’infrarouge.
Dans le cas de WISE 0855-0714, la difficulté est extrême, car l’objet est à la fois proche et très peu lumineux. Les chercheurs utilisent des télescopes infrarouges et comparent les observations à des modèles d’atmosphère. La présence de méthane, de vapeur d’eau ou d’autres molécules permet d’affiner les estimations. Ces résultats comportent toujours une marge d’incertitude, mais ils sont suffisamment solides pour classer l’objet parmi les plus froids jamais détectés hors du Système solaire.
Une étoile froide ne signifie pas nécessairement un astre proche de l’extinction immédiate. Les petites naines rouges consomment leur carburant très lentement et peuvent vivre bien plus longtemps que le Soleil. Leur faible température de surface s’accompagne d’une luminosité réduite. Certaines peuvent émettre des milliers ou des millions de fois moins de lumière que notre étoile.
C’est pourquoi les records de luminosité, de taille ou de température ne désignent pas les mêmes objets. Une étoile peut être froide et presque invisible, ou au contraire très brillante parce qu’elle est proche ou intrinsèquement lumineuse. L’exemple de Sirius, très brillante dans notre ciel, rappelle que l’éclat apparent dépend autant de la distance que de la puissance réelle de l’astre.
Étudier les astres les plus froids permet de mieux comprendre où s’arrête le domaine des étoiles. Cette frontière n’est pas seulement une question de vocabulaire. Elle renseigne sur la manière dont les nuages interstellaires se fragmentent, sur la masse minimale nécessaire à l’allumage de la fusion nucléaire et sur l’évolution des petits objets isolés dans la Galaxie.
Les naines rouges et les naines brunes sont aussi très nombreuses. Comme elles sont peu lumineuses, beaucoup restent probablement à découvrir, même dans le voisinage solaire. Les progrès des relevés infrarouges, puis du télescope spatial James Webb, aident à mieux caractériser leurs atmosphères. Dans un autre registre, les records de taille stellaire montrent que les étoiles occupent une diversité remarquable, des géantes démesurées aux astres à peine assez massifs pour briller.
Si l’on accepte les naines brunes dans la catégorie élargie des objets stellaires, WISE 0855-0714 est aujourd’hui l’un des meilleurs candidats au titre d’astre stellaire le plus froid connu, avec une température comparable à celle d’un environnement terrestre glacial. Sa découverte a profondément changé notre perception du voisinage solaire, en montrant que des objets très proches pouvaient rester cachés faute d’émettre assez de lumière visible.
Si l’on s’en tient aux étoiles véritables, capables de fusionner l’hydrogène, le record revient plutôt aux petites naines rouges ultrafroides, avec des températures proches de 2 000 kelvins. La distinction est importante : elle sépare les étoiles qui brillent grâce à une fusion durable des objets substellaaires qui refroidissent lentement dans l’obscurité. Dans les deux cas, ces astres discrets rappellent que l’Univers ne se résume pas aux soleils éclatants : il est aussi peuplé de corps froids, sombres et difficiles à détecter, mais essentiels pour comprendre la population réelle de notre Galaxie.
