Ce spectaculaire nuage arc-en-ciel dans l’espace est le reste d’un étrange combat stellaire

Les astronomes ont déterminé qu’un étonnant nuage de gaz est la conséquence d’un « combat stellaire » entre deux étoiles.

En utilisant l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array , les astronomes ont observé un nuage de gaz entourant le système stellaire binaire (à 2 étoiles) HD101584, situé dans une nébuleuse complexe de la constellation du Centaure.

Image d’entête : cette nouvelle image montre l’issue d’un combat stellaire : un environnement gazeux complexe entourant le binaire HD101584. Les couleurs représentent la vitesse, allant du bleu, le gaz se déplaçant le plus rapidement vers nous, au rouge, le gaz s’éloignant le plus rapidement de nous. Des jets, presque le long de la ligne de visée, propulsent le matériel en bleu et rouge. (ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/ Olofsson et Coll./ Robert Cumming)

Ce nuage est le résultat d’une interaction entre deux étoiles qui a eu pour résultat qu’une étoile mourante est devenue une géante rouge massive et a englouti l’autre. En représailles, l’étoile la plus petite s’est mise à tourner en spirale vers sa compagne, arrachant violemment ses couches extérieures et laissant son noyau exposé dans ce que les chercheurs ont décrit comme un « combat stellaire ».

Les étoiles « meurent » lorsqu’elles quittent ce que les astronomes appellent la séquence principale, ce qui se produit lorsque la combustion de l’hydrogène cesse en leur noyau. Cela déclenche la transformation en une géante rouge, l’étoile se gonflant et ses couches extérieures « gonflant ». Les étoiles d’une masse similaire à celle de notre Soleil qui subissent ce processus finiront par perdre leurs couches extérieures, laissant derrière elles une naine blanche, un petit reste stellaire dense.

Cependant, cette évolution de la géante rouge est souvent compliquée par la présence d’une étoile compagne au sein d’un système binaire. Ceci est particulièrement intéressant pour les astronomes lorsque les deux étoiles, l’étoile primaire qui gonfle pour devenir une géante rouge et l’étoile compagne secondaire, plus petite, finissent par partager une enveloppe de gaz commune. Afin d’étudier l’évolution de cette enveloppe commune, une

Ce système est spécial en ce sens que ce « processus de mort » a pris fin prématurément et de façon spectaculaire lorsqu’une étoile compagne de faible masse a été engloutie par la géante », explique Hans Olofsson de l’université de technologie Chalmers, en Suède, qui a dirigé l’étude.

Olofsson et son équipe ont pu évaluer ce qui est arrivé au système binaire en question en recueillant les observations faites par l’ALMA et en les combinant avec les données recueillies par l’Atacama Pathfinder EXperiment (APEX). L’équipe a comparé ce qui s’est passé dans HD101584 à un « combat stellaire », l’étoile primaire ayant gonflé comme une géante rouge avalant sa compagne de masse inférieure. La plus petite étoile a alors tourné en spirale vers le noyau de la géante rouge, mais a évité d’entrer en collision avec elle. Au lieu de cela, ce processus en spirale a déclenché un éclatement de la géante rouge avec dispersion de ses couches extérieures, laissant ainsi son noyau exposé.

La structure complexe du nuage de gaz autour de l’étoile HD101584 est le résultat de la spirale de l’étoile secondaire vers sa compagne de masse élevée et des jets de gaz qu’elle a créés. Ces jets de gaz ont traversé la matière éjectée en formant des anneaux de gaz et les « blocs » rouges et bleus de matière visible à travers la nébuleuse.

L’équipe pense que ses découvertes devraient aider les astrophysiciens à mieux comprendre la formation et l’évolution des étoiles, y compris celle du Soleil.

Selon Sofia Ramstedt de l’université d’Uppsala, en Suède :

Actuellement, nous pouvons décrire les processus de mort communs à de nombreuses étoiles semblables au Soleil, mais nous ne pouvons pas expliquer pourquoi ni comment exactement ils se produisent HD101584 nous donne des indices importants pour résoudre cette énigme car elle se trouve actuellement dans une courte phase de transition entre des stades d’évolution mieux étudiés.

Avec des images détaillées de l’environnement de HD101584, nous pouvons faire le lien entre l’étoile géante qu’elle était auparavant et le reste stellaire qu’elle deviendra bientôt.

Elizabeth Humphreys, de l’Observatoire européen austral (ESO), décrit l’importance des projets ALMA et APEX de l’organisation, situés dans le désert d’Atacama, au Chili, pour permettre à l’équipe d’étudier la chimie et la physique agissant à l’unisson dans le nuage de gaz :

Cette image étonnante de l’environnement circumstellaire de HD101584 n’aurait pas été possible sans la sensibilité et la résolution angulaire exquises fournies par ALMA.

Malheureusement, comme les étoiles du système binaire sont si proches les unes des autres, la génération actuelle de télescopes n’est ni assez puissante ni assez sensible pour être résolue individuellement. Cette situation va probablement changer avec l’achèvement du Télescope géant européen (ELT) de l’ESO, actuellement en construction dans le désert d’Atacama.

L’ELT fournira des informations sur le « cœur » de l’objet », conclut Olofsson, permettant ainsi aux astronomes d’examiner de plus près ces pugilistes stellaires marqués par la bataille.

L’étude publiée dans la revue Astronomy & Astrophysics : HD 101584: circumstellar characteristics and evolutionary status et présentée sur le site de l’ALMA : ALMA catches beautiful outcome of stellar fight.