En utilisant le nouvel instrument GRAVITY du Very Large Telescope Interferometer (VLTI), des chercheurs sont parvenus pour la première fois à capturer des images rapprochées d’une étoile (supergéante rouge) située dans une autre galaxie. À 160 000 années-lumière de la Terre, cette étoile en phase finale d’expulsion de gaz et de poussière, est sur le point de devenir une supernova. Ces nouvelles observations offrent une opportunité rare d’étudier en détail les étapes de la vie stellaire.
Dans leur ultime phase de combustion, les supergéantes rouges subissent une perte de masse importante avant de se transformer en supernova. Ces astres massifs créent des éléments lourds par nucléosynthèse, qu’ils dispersent dans l’Univers lors de leur explosion. Ces éléments favorisent la formation de planètes rocheuses, tandis que les gaz et les poussières éjectés par la supernova participent à la naissance de nouvelles étoiles.
L’observation de ces phénomènes est extrêmement complexe, surtout pour des étoiles situées au-delà de la Voie lactée. De plus, la transition d’une supergéante rouge à une supernova peut durer des millénaires. À ce jour, seules 25 étoiles ont été imagées de près dans notre galaxie, permettant de révéler leurs propriétés en détail. Située dans le Grand Nuage de Magellan, une petite galaxie gravitant autour de la nôtre, la supergéante rouge WOH G64 est la première étoile extra-galactique imagée de près.
« Pour la première fois, nous avons réussi à prendre une image rapprochée d’une étoile (mourante) dans une galaxie autre que notre Voie lactée », déclare Keiichi Ohnaka, astrophysicien à l’Université Andrés Bello au Chili, dans un communiqué de l’ESO. Il est l’auteur principal de la nouvelle étude détaillant les observations de WOH G64, publiée dans la revue Astronomy & Astrophysics.
Un étrange cocon en forme d’œuf
Surnommée à juste titre « l’étoile géante », WOH G64 est 2 000 fois plus grande que le Soleil. Ohnaka et son équipe étudient cette étoile depuis plusieurs années avec le VLTI. Cet instrument combine la puissance des quatre télescopes de 8 mètres, collectant leur lumière pour créer des images détaillées de la cible. Toutefois, malgré l’impressionnante résolution du VLTI, aucune image suffisamment nette de WOH G64 pour en observer les détails n’avait été obtenue jusqu’à présent.
Pour obtenir les images désirées, l’équipe a attendu le développement de l’instrument de deuxième génération GRAVITY, dont la sensibilité et la résolution ont permis de capturer avec une précision inédite la lumière des quatre télescopes. Les nouvelles observations ont révélé que l’étoile est entourée d’un cocon ovoïde de gaz et de poussière, ce qui ne concorde pas avec les observations et modélisations informatiques précédentes.
« Nous avons mis en évidence un cocon en forme d’œuf entourant étroitement l’étoile », explique Ohnaka. « Nous sommes enthousiastes, car cela pourrait être lié à l’éjection drastique de matière de l’étoile mourante avant une explosion de supernova », estime-t-il. Cette forme allongée pourrait être due à l’effondrement de l’étoile étirant la matière, ou à l’attraction d’une étoile voisine encore non détectée. Par ailleurs, les structures non sphériques sont relativement courantes chez les supergéantes rouges en raison de la perte de masse asymétrique, souvent attribuée à des pulsations stellaires ou à une rotation rapide.
Une baisse de luminosité soudaine
En comparant les nouvelles données avec celles des précédentes observations, les chercheurs ont été surpris de constater que la luminosité de l’étoile a significativement diminué au cours de la dernière décennie. « Nous avons découvert que l’étoile a connu un changement important au cours des 10 dernières années, ce qui représente une occasion rare d’observer la vie d’une étoile en temps réel », explique Gerd Weigelt, professeur d’astronomie à l’Institut Max Planck de radioastronomie de Bonn, en Allemagne, et co-auteur de l’étude.
Les chercheurs estiment que cette baisse soudaine de luminosité est liée à la matière éjectée par la supergéante rouge et au cocon ovoïde qu’elle a formé. D’autre part, WOH G64 est l’une des plus extrêmes de son genre et tout changement soudain dans sa dynamique de combustion pourrait la rapprocher d’une fin explosive.
Des observations de suivi seront nécessaires pour comprendre ce qui se déroule réellement au niveau de l’étoile. Toutefois, étant donné que sa luminosité diminue, il devient difficile de prendre d’autres images rapprochées, même avec les récentes améliorations du VLTI. Néanmoins, l’ESO prévoit une autre mise à niveau avec le futur instrument GRAVITY+.
Vidéo de présentation de l’étude :
Une galaxie est une grande structure cosmique composée d'un
assemblage d'étoiles, de gaz et de poussières. Il en existe
plusieurs types, classés selon leur masse et leur morphologie,
formées à différentes... [...]
L'année-lumière est une unité de longueur utilisée pour exprimer
des distances astronomiques. Elle est définie par l'Union
Astronomique Internationale (UAI) comme la distance parcourue par
la lumière dans le vide pendant une année julienne (365.25 jours).
Elle vaut environ... [...]