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Le télescope Hubble livre de spectaculaires images d’étoiles mourantes

nebuleuses hubble
| Hubble

Si elles sont d’apparence calme durant la plus grande partie de leur vie, éjectant des vents de particules stellaires au cours du temps, les étoiles perdent cette tranquillité apparente lorsqu’elles arrivent en fin de vie. À l’approche de leur mort, des processus physiques chaotiques s’enclenchent en leur sein, produisant des jets de particules ultra-énergétiques, éjectant des coquilles de gaz chaud et générant des ondes de choc d’intensité progressive. À l’aide du télescope Hubble, des astrophysiciens ont pu capturer les images spectaculaires d’étoiles mourantes : les nébuleuses NGC 6302 et NGC 7027.

Les chercheurs ont découvert des niveaux de complexité sans précédent et des changements rapides dans les jets et les bulles de gaz qui jaillissent des étoiles au centre des deux nébuleuses. Hubble permet aux chercheurs de converger vers une compréhension des mécanismes sous-jacents à ce genre de phénomène.

« Quand j’ai regardé dans les archives Hubble et réalisé que personne n’avait observé ces nébuleuses avec la caméra grand champ 3 de Hubble sur toute sa gamme de longueurs d’onde, j’étais stupéfait. Ces nouvelles observations de Hubble à longueurs d’onde multiples offrent la vue la plus complète à ce jour de ces deux nébuleuses spectaculaires », explique Joel Kastner du Rochester Institute of Technology.

Deux nébuleuses à l’évolution rapide : un indice de fusion stellaire ?

En particulier, les nouvelles images de Hubble révèlent de manière très détaillée comment les deux nébuleuses se séparent sur des échelles de temps extrêmement courtes — permettant aux astronomes de voir les changements au cours des deux dernières décennies. Certains de ces changements rapides peuvent être des preuves indirectes de la fusion d’une étoile avec son étoile compagne.

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La nébuleuse NGC 7027, dont l’étoile centrale a pu être imagée dans les proches UV par Hubble. Crédits : Hubble

« La nébuleuse NGC 7027 présente des émissions à un nombre incroyablement élevé de longueurs d’onde différentes, chacune mettant en évidence non seulement un élément chimique spécifique dans la nébuleuse, mais également les changements importants et continus de sa structure », indique Kastner. L’équipe de recherche a également observé la nébuleuse du papillon, qui est une contrepartie de la nébuleuse NGC 7027 : les deux sont parmi les nébuleuses planétaires les plus poussiéreuses connues et contiennent toutes deux des masses de gaz inhabituellement importantes parce qu’elles sont nouvellement formées. Cela en fait une paire très intéressante à étudier en parallèle.

Les larges vues multilongueurs d’onde de Hubble de chaque nébuleuse aident les chercheurs à retracer l’histoire des ondes de choc des nébuleuses. De tels chocs sont généralement générés lorsque des vents stellaires rapides pénètrent et balayent le gaz et la poussière en expansion plus lente éjectés par l’étoile dans son passé récent, générant des cavités de type bulle avec des parois bien définies.

Des nébuleuses cachant un système binaire d’étoiles ?

Les chercheurs soupçonnent qu’au cœur des deux nébuleuses deux étoiles tournent (ou tournaient) l’une autour de l’autre. La preuve d’un tel duo dynamique central vient des formes curieuses de ces nébuleuses. Chacune a une forme écrasée et poussiéreuse et des lobes polaires, ainsi que d’autres motifs symétriques plus complexes.

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La nébuleuse du Papillon (NGC 6302) observée par Hubble dans une large gamme du spectre allant des proches IR aux proches UV. Crédits : Hubble

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Une théorie principale pour la génération de telles structures dans les nébuleuses planétaires est que l’étoile perdant de la masse est l’une des deux étoiles d’un système binaire. Les deux étoiles orbitent assez étroitement l’une de l’autre pour finalement interagir, produisant un disque de gaz autour d’une ou des deux étoiles.

De même, la petite étoile de la paire peut fusionner avec son compagnon stellaire gonflé et évoluant plus rapidement. Cela peut également créer des jets sortants de matériaux qui peuvent osciller avec le temps. Cela crée un motif symétrique, peut-être comme celui qui donne à NGC 6302 son surnom de « papillon ». De tels flux sortants sont couramment observés dans les nébuleuses planétaires.

« Les étoiles compagnes présumées dans NGC 6302 et NGC 7027 n’ont pas été directement détectées parce qu’elles sont à côté, ou peut-être déjà avalées par, de plus grandes étoiles géantes rouges, un type d’étoile qui est des centaines à des milliers de fois plus lumineux que le Soleil. L’hypothèse de fusion des étoiles semble l’explication la meilleure et la plus simple des caractéristiques observées dans les nébuleuses planétaires les plus actives et les plus symétriques », explique Bruce Balick, membre de l’équipe de l’Université de Washington à Seattle.

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