Crédit d'image: ESO
L'Observatoire européen austral a publié de nouvelles images d'une étoile relativement proche, Eta Carina, qui pourrait être dans les dernières étapes de sa vie et pourrait exploser en supernova dans un avenir proche (astronomiquement parlant) - dans les 10-20 000 prochaines années ou alors. L'étoile est à 7 500 années-lumière, 100 fois la masse du Soleil et l'objet le plus lumineux de la Voie lactée. Depuis 1841, il a créé une belle nébuleuse autour de lui en perdant continuellement les couches extérieures pendant qu'il tourne rapidement. En observant l'évolution d'Eta Carina, les astronomes obtiendront des informations précieuses sur les étapes finales de la vie d'une étoile supermassive.
Depuis 1841, alors que l'étoile du sud jusque-là discrète Eta Carinae a subi une explosion spectaculaire, les astronomes se sont demandé ce qui se passait exactement dans cette étoile géante instable. Cependant, en raison de sa distance considérable - 7 500 années-lumière - les détails de l'étoile elle-même étaient au-delà de toute observation.
Cette étoile est connue pour être entourée par la nébuleuse de l'Homoncule, deux nuages en forme de champignon éjectés par l'étoile, chacun étant des centaines de fois plus grand que notre système solaire.
Désormais, pour la première fois, l'interférométrie infrarouge avec l'instrument VINCI du Very Large Telescope Interferometer (VLTI) de l'ESO a permis à une équipe internationale d'astronomes [1] de zoomer sur la partie intérieure de son vent stellaire. Pour Roy van Boekel, leader de l'équipe, ces résultats indiquent que «le vent d'Eta Carinae s'avère extrêmement allongé et l'étoile elle-même est très instable en raison de sa rotation rapide».
Un monstre dans le ciel du sud
Eta Carinae, l'étoile la plus lumineuse connue de notre Galaxie, est à tous égards un véritable monstre: elle est 100 fois plus massive que notre Soleil et 5 millions de fois plus lumineuse. Cette étoile est maintenant entrée dans la phase finale de sa vie et est très instable. Il subit des explosions géantes de temps en temps; l'une des plus récentes s'est produite en 1841 et a créé la belle nébuleuse bipolaire connue sous le nom de nébuleuse de l'Homoncule (voir ESO PR Photo 32a / 03). À cette époque, et malgré la distance relativement importante - 7 500 années-lumière - Eta Carinae est brièvement devenue la deuxième étoile la plus brillante du ciel nocturne, surpassée uniquement par Sirius.
Eta Carinae est si grande que si elle était placée dans notre système solaire, elle s'étendrait au-delà de l'orbite de Jupiter. Cette grande taille, cependant, est quelque peu arbitraire. Ses couches externes sont continuellement soufflées dans l'espace par la pression de rayonnement - l'impact des photons sur les atomes de gaz. De nombreuses étoiles, y compris notre Soleil, perdent de la masse à cause de ces «vents stellaires», mais dans le cas d'Eta Carinae, la perte de masse qui en résulte est énorme (environ 500 masses terrestres par an) et il est difficile de définir la frontière entre la les couches externes de l'étoile et la région du vent stellaire environnante.
Aujourd'hui, VINCI et NAOS-CONICA, deux instruments sensibles aux infrarouges du Very Large Telescope (VLT) de l'ESO à l'Observatoire de Paranal (Chili), ont sondé pour la première fois la forme de la région du vent stellaire. En regardant le vent stellaire le plus loin possible, les astronomes pourraient déduire une partie de la structure de cet objet énigmatique.
L'équipe d'astronomes [1] a d'abord utilisé la caméra d'optique adaptative NAOS-CONICA [2], attachée au télescope VLT YEPUN de 8,2 m, pour imager l'environnement brumeux d'Eta Carinae, avec une résolution spatiale comparable à la taille du système solaire. , cf. PR Photo 32a / 03.
Cette image montre que la région centrale de la nébuleuse Homunculus est dominée par un objet qui est considéré comme une source de lumière ponctuelle avec de nombreux "gouttes" lumineuses dans le voisinage immédiat.
Vers la limite
Afin d'obtenir une vue encore plus nette, les astronomes se sont alors tournés vers l'interférométrie. Cette technique combine deux ou plusieurs télescopes pour atteindre une résolution angulaire [3] égale à celle d'un télescope aussi grande que la séparation des télescopes individuels (cf. ESO PR 06/01 et ESO PR 23/01).
Pour l'étude de l'étoile plutôt brillante Eta Carinae, la pleine puissance des télescopes VLT de 8,2 m n'est pas requise. Les astronomes ont ainsi utilisé VINCI, l'instrument de mise en service de l'interféromètre VLT [4], ainsi que deux télescopes de test de sidérostat de 35 cm qui ont permis d'obtenir «First Light» avec l'interféromètre VLT en mars 2001 (voir ESO PR 06/01).
Les sidérostats ont été placés à des positions sélectionnées sur la plate-forme d'observation VLT au sommet de Paranal pour fournir différentes configurations et une ligne de base maximale de 62 mètres. Pendant plusieurs nuits, les deux petits télescopes ont été dirigés vers Eta Carinae et les deux faisceaux lumineux ont été dirigés vers un foyer commun dans l'instrument de test VINCI dans le laboratoire interférométrique VLT situé au centre. Il était alors possible de mesurer la taille angulaire de l'étoile (vue dans le ciel) dans différentes directions.
Poussant la résolution spatiale de cette configuration à la limite, les astronomes ont réussi à résoudre la forme de la couche externe d'Eta Carinae. Ils ont pu fournir des informations spatiales à une échelle de 0,005 arcsec, soit environ 11 UA (1650 millions de km) à la distance d'Eta Carinae, correspondant à la taille totale de l'orbite de Jupiter.
À l'échelle des dimensions terrestres, cette réalisation se compare à la distinction entre un œuf et une boule de billard à une distance de 2 000 kilomètres.
Une forme des plus insolites
Les observations du VLTI ont surpris les astronomes. Ils indiquent que le vent autour d'Eta Carinae est étonnamment allongé: un axe est une fois et demie plus long que l'autre! De plus, l'axe plus long se trouve être aligné avec la direction dans laquelle les nuages en forme de champignon beaucoup plus grands (vus sur des images moins nettes) ont été éjectés.
Sur une échelle de 10 à 20-30 000 UA, l'étoile elle-même et la nébuleuse de l'Homoncule sont ainsi étroitement alignées dans l'espace.
VINCI a pu détecter la frontière où le vent stellaire d'Eta Carinae devient si dense qu'il n'est plus transparent. Apparemment, ce vent stellaire est beaucoup plus fort dans la direction de l'axe long que de l'axe court.
Selon les théories dominantes, les étoiles perdent le plus de masse autour de leur équateur. En effet, c'est là que le vent stellaire reçoit une aide «de levage» de la force centrifuge provoquée par la rotation de l'étoile. Cependant, s'il en était ainsi dans le cas d'Eta Carinae, l'axe de rotation (à travers les pôles de l'étoile) serait alors perpendiculaire aux deux nuages en forme de champignon. Mais il est pratiquement impossible que les nuages de champignons soient positionnés comme des rayons dans une roue, par rapport à l'étoile en rotation. La matière éjectée en 1841 aurait alors été étirée en anneau ou tore.
Pour Roy van Boekel, «l'image globale actuelle n'a de sens que si le vent stellaire d'Eta Carinae est allongé en direction de ses pôles. Il s'agit d'un renversement surprenant de la situation habituelle, où les étoiles (et les planètes) sont aplaties aux pôles en raison de la force centrifuge.
La prochaine supernova?
Une telle forme exotique pour les étoiles de type Eta Carinae a été prédite par les théoriciens. L'hypothèse principale est que l'étoile elle-même, qui est située profondément à l'intérieur de son vent stellaire, est aplatie aux pôles pour la raison habituelle. Cependant, comme les zones polaires de cette zone centrale sont alors plus proches du centre où se déroulent les processus de fusion nucléaire, elles seront plus chaudes. Par conséquent, la pression de rayonnement dans les directions polaires sera plus élevée et les couches externes au-dessus des régions polaires de la zone centrale seront plus "gonflées" que les couches externes à l'équateur.
En supposant que ce modèle est correct, la rotation d'Eta Carinae peut être calculée. Il s'avère qu'il devrait tourner à plus de 90 pour cent de la vitesse maximale possible (avant la rupture).
Eta Carinae a connu de grandes explosions autres que celle de 1841, plus récemment vers 1890. On ne sait pas si une autre explosion se reproduira dans un proche avenir, mais il est certain que cette étoile géante instable ne s'installera pas.
À l'heure actuelle, il perd tellement de masse si rapidement qu'il n'en restera rien après moins de 100 000 ans. Plus probable, cependant, Eta Carinae se détruira bien avant cela dans une explosion de supernova qui pourrait éventuellement devenir visible dans le ciel diurne à l'œil nu. Cela peut se produire «bientôt» sur l'échelle de temps astronomique, peut-être déjà dans les 10 à 20 000 prochaines années.
Source d'origine: communiqué de presse de l'ESO
