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La prochaine supernova?

Astronomie : La prochaine supernova?

Crédit image: ESO

L'European Southern Observatory a publié de nouvelles images d'une étoile relativement proche, Eta Carina, qui pourrait bien être sur la fin de sa vie et devenir une supernova dans un avenir proche (sur le plan astronomique) dans les 10 prochaines années. 20 000 ans environ. L'étoile est à 7 500 années-lumière, soit 100 fois la masse du soleil, et constitue l'objet le plus lumineux de la voie lactée. Depuis 1841, il crée une belle nébuleuse autour de lui en supprimant continuellement les couches extérieures tout en tournant rapidement. En observant comment Eta Carina change, les astronomes acquerront de précieuses informations sur les dernières étapes de la vie d’une étoile supermassive.

Depuis 1841, alors que l'étoile du sud Eta Carinae, jusque-là discrète, a subi une explosion spectaculaire, les astronomes se sont demandé exactement ce qui se passait 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 l'observation.

Cette étoile est connue pour être entourée de la nébuleuse de l'Homunculus, deux nuages ​​en forme de champignon éjectés par l'étoile, chacun d'entre eux étant des centaines de fois plus gros que notre système solaire.

Pour la première fois, l'interférométrie infrarouge avec l'instrument VINCI sur le très grand interféromètre de télescope (VLTI) de l'ESO a également permis à une équipe internationale d'astronomes [1] de zoomer sur la partie interne de son vent stellaire. Pour Roy van Boekel, chef de l’équipe, ces résultats indiquent que «le vent d’Eta Carinae s’avère extrêmement allongé et que l’étoile est extrêmement 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 points de vue un vrai 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 a eu lieu en 1841 et a créé la belle nébuleuse bipolaire connue sous le nom de nébuleuse de l'Homunculus (voir la photo 32a / 03 de l'ESO PR). À cette époque, et malgré la distance relativement grande (7 500 années-lumière), Eta Carinae devint brièvement la deuxième étoile la plus brillante du ciel nocturne, dépassée seulement par Sirius.

Eta Carinae est si grosse que si elle était placée dans notre système solaire, elle dépasserait 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 radiation - 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 les deux. les couches extérieures de l'étoile et la région de vent stellaire environnante.

VINCI et NAOS-CONICA, deux instruments sensibles au infrarouge du Very Large Telescope (VLT) de l'ESO à l'observatoire de Paranal (Chili), ont pour la première fois sondé la forme de la région du vent stellaire. En regardant aussi loin que possible dans le vent stellaire, les astronomes pourraient en déduire une partie de la structure de cet objet énigmatique.

L’équipe d’astronomes [1] a utilisé pour la première fois la caméra à optique adaptative NAOS-CONICA [2], fixée au télescope VLT YEPUN de 8, 2 m, pour capturer l’environnement brumeux d’Eta Carinae, avec une résolution spatiale comparable à la taille du système solaire, cf. Photo PR 32a / 03.

Cette image montre que la région centrale de la nébuleuse Homunculus est dominée par un objet considéré comme une source de lumière ponctuelle avec de nombreuses «taches» lumineuses à proximité immédiate.

Vers la limite
Afin d'obtenir une vue encore plus nette, les astronomes se sont ensuite tournés vers l'interférométrie. Cette technique combine deux ou plusieurs télescopes pour obtenir une résolution angulaire [3] égale à celle d'un télescope aussi grand que la séparation des télescopes individuels (voir ESO PR 06/01 et ESO PR 23/01).

Eta Carinae, une étoile plutôt brillante, n’a pas besoin de la pleine puissance des télescopes VLT de 8, 2 m. Les astronomes ont donc utilisé VINCI, l'instrument de mise en service de l'interféromètre VLT [4], ainsi que deux télescopes de test du sidérostat de 35 cm qui ont servi à obtenir «First Light» avec l'interféromètre VLT en mars 2001 (voir ESO PR 06/01).

Les sidérostats ont été placés à des emplacements choisis sur la plate-forme d'observation du VLT au sommet de Paranal afin de fournir différentes configurations et une ligne de base maximale de 62 mètres. Pendant plusieurs nuits, les deux petits télescopes ont été orientés vers Eta Carinae et les deux faisceaux lumineux ont été orientés vers un objectif commun dans l'instrument de test VINCI du 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.

En poussant la résolution spatiale de cette configuration à la limite, les astronomes ont réussi à résoudre le problème de 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, ce qui correspond à la taille de l’orbite de Jupiter.

Réduit aux dimensions terrestres, ce résultat revient à faire la distinction entre un œuf et une boule de billard à une distance de 2 000 kilomètres.

Une forme insolite
Les observations du VLTI ont surpris les astronomes. Ils indiquent que le vent autour d’Eta Carinae est incroyablement allongé: l’un des axes est une fois et demie plus long que l’autre! De plus, l'axe le plus long est aligné avec la direction dans laquelle les nuages ​​en forme de champignon beaucoup plus grands (visibles sur des images moins nettes) ont été éjectés.

Couvrant une échelle de 10 à 20 000 à 30 000 UA, l’étoile et la nébuleuse de l’Homunculus sont donc étroitement alignées dans l’espace.

VINCI a pu détecter la limite 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 du grand axe que du petit axe.

Selon les théories traditionnelles, les étoiles perdent le plus de masse autour de leur équateur. C'est parce que c'est là que le vent stellaire obtient une «assistance» par la force centrifuge causée 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 se positionnent comme des rayons dans une roue, par rapport à l'étoile en rotation. La matière éjectée en 1841 aurait alors été étendue en anneau ou en tore.

Pour Roy van Boekel, «la vue d'ensemble actuelle n'a de sens que si le vent stellaire d'Eta Carinae est allongé dans la direction de ses pôles. C'est 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?

Les théoriciens ont prédit une telle forme exotique pour les étoiles de type Eta Carinae. L'hypothèse principale est que l'étoile elle-même, qui est située au plus profond de son vent stellaire, est aplatie aux pôles pour la raison habituelle. Cependant, comme les zones polaires de cette zone centrale sont plus proches du centre où se déroulent les processus de fusion nucléaire, elles seront plus chaudes. En conséquence, la pression de rayonnement dans les directions polaires sera plus élevée et les couches externes situées au-dessus des régions polaires de la zone centrale seront plus gonflées que les couches externes situées à l'équateur.

En supposant que ce modèle soit correct, la rotation d'Eta Carinae peut être calculée. Il s'avère qu'il devrait tourner à plus de 90% 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 ignore si une nouvelle explosion se reproduira dans un proche avenir est inconnue, 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 plus rien après moins de 100 000 ans. Plus probablement, Eta Carinae se détruira bien avant cela dans une explosion de supernova qui pourrait éventuellement devenir visible à l'œil nu dans le ciel de la journée. Cela peut se produire «bientôt» sur l'échelle temporelle astronomique, peut-être déjà dans les 10 à 20 000 prochaines années.

Source originale: Communiqué de presse de l'ESO

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