Principal AstronomieNous savons enfin pourquoi la nébuleuse Boomerang est plus froide que l’espace lui-même

Nous savons enfin pourquoi la nébuleuse Boomerang est plus froide que l’espace lui-même

Astronomie : Nous savons enfin pourquoi la nébuleuse Boomerang est plus froide que l’espace lui-même

La nébuleuse Boomerang, une nébuleuse proto-planétaire créée par une étoile géante rouge mourante (située à environ 5 000 années-lumière de la Terre), est un mystère irrésistible pour les astronomes depuis 1995. C’était à cette époque, grâce à une équipe utilisant le Téléscope submillimétrique ESO suédois de 15 mètres (SESTI) de 15 millions d'années aujourd'hui au Chili, cette nébuleuse a été reconnue comme étant l'objet le plus froid de l'univers connu.

Et maintenant, plus de 20 ans plus tard, nous savons peut-être pourquoi. Selon une équipe d'astronomes qui ont utilisé le Grand réseau multimètre / submillimètre (ALMA) d'Atacama - situé dans le désert d'Atacama, dans le nord du Chili - la réponse pourrait impliquer une petite étoile compagnon qui plonge dans la géante rouge. Ce processus aurait pu éjecter la majeure partie de la matière de l'étoile la plus grosse, créant un flux de gaz et de poussière extrêmement froid.

Les conclusions de l’équipe ont été publiées dans un article intitulé «L’endroit le plus froid de l’univers: analyse du flux ultra-froid et du disque poussiéreux de la nébuleuse de Boomerang», paru récemment dans l’ Astrophysical Journal . Sous la direction de Raghvendra Sahai, un astronome du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, ils affirment que la rapide expansion de ce gaz est à l'origine de son refroidissement.

Image composite de la nébuleuse de Boomerang, avec les observations ALMA (orange) montrant le flux sortant en forme de sablier au-dessus d'une image du télescope spatial Hubble (en bleu). Crédit: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO); NASA / ESA Hubble; NRAO / AUI / NSF

Découvert à l'origine en 1980 par une équipe d'astronomes utilisant le télescope anglo-australien à l'observatoire de Siding Spring, le mystère de cette nébuleuse est apparue lorsque les astronomes ont constaté qu'elle semblait absorber la lumière du fond diffus cosmologique. Ce rayonnement de fond, qui est l'énergie résiduelle du Big Bang, fournit la température de fond naturelle de l'espace 2, 725 K ( 270, 4 C; -454, 7 F).

Pour que la nébuleuse Boomerang puisse absorber ce rayonnement, il devait être encore plus froid que le CMB. Des observations ultérieures ont révélé que c'était effectivement le cas, la température de la nébuleuse étant inférieure à un demi-degré de K (-272, 5 ° C; -458, 5 ° F). Selon la récente étude, la raison en est le nuage de gaz qui s'étend de l'étoile centrale à une distance de 21 000 UA (21 mille fois la distance entre la Terre et le Soleil).

Le nuage de gaz, qui résulte d'un jet qui est déclenché par l'étoile centrale expanding, se développe à un taux environ 10 fois plus rapide que celui qu'une seule étoile pourrait produire seule. Après avoir effectué des mesures avec ALMA qui ont révélé des régions de sortie qui n’avaient jamais été vues auparavant (environ 120 000 UA), l’équipe a conclu que c’était la raison pour laquelle la température était inférieure à celle du rayonnement de fond.

Ils soutiennent en outre que ceci était le résultat de la collision entre l'étoile centrale et un compagnon binaire dans le passé, et qu'ils ont même pu déduire comment était le primaire avant que cela se produise. Selon eux, le principal était une étoile de type Red Giant Branch (RGB) ou début-RVB, c’est-à-dire une étoile en phase finale de cycle de vie, dont l’expansion a entraîné son compagnon binaire sous l’effet de sa gravité.

Image ALMA de la nébuleuse Boomerang, montrant son exode massifCrédit: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), R. Sahai

L'étoile compagnon aurait finalement fusionné avec son noyau, ce qui a provoqué la sortie du gaz. Comme Raghvendra Sahai l'a expliqué dans un communiqué de presse de la NRAO:

«Ces nouvelles données nous montrent que la plus grande partie de l’enveloppe stellaire de l’énorme étoile géante rouge a été projetée dans l’espace à des vitesses bien au-delà des capacités d’une seule étoile géante rouge. Le seul moyen d'éjecter autant de masse et à des vitesses aussi extrêmes consiste à utiliser l'énergie gravitationnelle de deux étoiles en interaction, ce qui expliquerait les propriétés déroutantes de l'écoulement ultra-froid.

Ces découvertes ont été rendues possibles grâce à la capacité d'ALMA à fournir des mesures précises sur l'étendue, l'âge, la masse et l'énergie cinétique de la nébuleuse. En outre, en plus de mesurer le taux de flux sortants, ils se sont rendus compte que cela se passait depuis environ 1050 à 1925 ans. Les résultats indiquent également que les jours de la nébuleuse de Boomerang en tant qu’objet le plus froid de l’univers connu peuvent être numérotés.

À l'avenir, l'étoile géante rouge au centre devrait continuer à devenir une nébuleuse planétaire où les étoiles perdent leurs couches extérieures pour former une couche de gaz en expansion. À cet égard, elle devrait rétrécir et devenir plus chaude, ce qui réchauffera la nébuleuse et la rendra plus lumineuse.

Lars-Åke Nyman, astronome à l'Observatoire commun ALMA de Santiago du Chili et co-auteur du document, a déclaré:

«Nous voyons cet objet remarquable à une période très spéciale et de très courte durée de sa vie. Il est possible que ces congélateurs super cosmiques soient assez courants dans l'univers, mais ils ne peuvent maintenir ces températures extrêmes que pendant une période relativement courte. "

Ces découvertes pourraient également fournir de nouvelles informations sur un autre mystère cosmologique, à savoir le comportement des étoiles géantes et de leurs compagnons. Lorsque la plus grande étoile de ces systèmes existe dans sa phase de séquence principale, elle peut consommer son plus petit compagnon et devenir de la même manière un «congélateur cosmique». C'est là que réside la valeur d'objets tels que la nébuleuse de Boomerang, qui remet en question les idées conventionnelles sur les interactions des systèmes binaires.

Il démontre également la valeur des instruments des générations futures tels que ALMA. Compte tenu de leurs capacités optiques supérieures et de leur capacité à obtenir des informations de plus haute résolution, ils peuvent nous montrer des choses inédites sur notre univers, qui ne peuvent que défier nos idées préconçues sur ce qui est possible.

Lectures complémentaires: NRAO

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