Le mystère de l’œil cosmique brillant enfin résolu

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La nébuleuse de l'anneau bleu

La nébuleuse de l’anneau bleu
Image: NASA / JPL-Caltech / NASA / JPL-Caltech / M. Seibert (Carnegie Institution for Science) / K. Équipe Hoadley (Caltech) / GALEX

En 2004, les astronomes ont repéré une caractéristique céleste unique qui, lorsqu’elle est observée dans les ultraviolets, a l’apparence d’un œil brillant regardant directement la Terre. À leur insu, il leur faudrait 16 ans pour comprendre ce qui a provoqué la formation de la nébuleuse de l’anneau bleu.

La nébuleuse de l’anneau bleu est le vestige de deux étoiles fusionnantes, selon le nouveau recherche publié aujourd’hui dans Nature.

Le point jaune vif au centre de l’élément est le reste stellaire survivant (la fusion de deux étoiles); l’anneau bleu est un nuage de débris en expansion interagissant avec le milieu stellaire; et le contour magenta est le bord avant de l’onde de choc. Pour être clair, les couleurs bleu et magenta vues dans la nébuleuse représentent la lumière ultraviolette, et elles ne peuvent pas être vues à l’œil nu.

Les étoiles qui se heurtent sont constamment repérées, donc cette découverte peut ne pas sembler très spéciale ou excitante. Ce qui est spécial dans tout cela, cependant, c’est le moment choisi pour nos observations, car les astronomes assistent à cette fusion stellaire quelque 5000 ans après qu’elle se soit produite (à l’exclusion du temps qu’il a fallu à la lumière pour atteindre la Terre). En règle générale, les étoiles en collision sont vues immédiatement après leur smash-up.

«La fusion de deux étoiles est assez courante, mais elles deviennent rapidement obscurcies par beaucoup de poussière à mesure que les éjectas se dilatent et se refroidissent dans l’espace, ce qui signifie que nous ne pouvons pas voir ce qui s’est réellement passé», a expliqué Keri Hoadley, l’auteur principal. de la nouvelle étude et un physicien du California Institute of Technology, dans un communiqué. «Nous pensons que cet objet représente une étape tardive de ces événements transitoires, lorsque la poussière disparaît enfin et que nous avons une bonne vue.»

À quoi elle a ajouté: «Mais nous avons également saisi le processus avant qu’il ne soit trop avancé; après un certain temps, la nébuleuse se dissoudra dans le milieu interstellaire, et nous ne pourrions rien dire du tout.

Diagramme montrant comment la nébuleuse apparaîtrait vue de côté.

Diagramme montrant comment la nébuleuse apparaîtrait vue de côté.
Graphique: Mark Seibert

La nébuleuse de l’anneau bleu, par conséquent, n’est pas quelque chose que nous ayons jamais vu auparavant, et elle fournit une nouvelle science. L’anneau bleu en expansion, par exemple, fait en fait partie d’une paire. Nous ne pouvons pas vraiment le voir de notre point de vue sur Terre, mais cette nébuleuse a en fait la forme de deux entonnoirs connectés ensemble en leurs points, avec l’étoile fusionnée au centre. Ces anneaux s’éloignent les uns des autres dans des directions opposées, à des vitesses atteignant 250 miles par seconde (400 kilomètres par seconde). L’équipe appelle cette fonctionnalité une «sortie symétrique biconique», et elle fournit des indices importants sur ce qui s’est passé lors de la rencontre fatale.

S’exprimant lors d’une conférence de presse mardi, Mark Seibert, co-auteur et astrophysicien de la Carnegie Institution for Science, a déclaré que «tout ce que nous avons appris est intéressant« Et que l’étoile fusionnée » est unique en son genre en ce moment.  » En effet, cet objet stellaire est un peu bizarre, en ce qu’il est entouré d’un disque – le matériau à partir duquel se déverse directement dans l’étoile.

Diagramme montrant comment nous voyons la caractéristique de la Terre.

Diagramme montrant comment nous voyons la caractéristique de la Terre.
Graphique: Mark Seibert

Cette histoire a commencé en 2004 lorsque Seibert, tout en participant à la mission Galaxy Evolution Explorer de la NASA (GALEX), a été l’un des premiers à contempler la nébuleuse de l’anneau bleu. À l’époque, Chris Martin, co-auteur de la nouvelle étude et physicien à Caltech, pensait que «c’était un objet vraiment intéressant» et que son équipe «devrait produire un bel article dans l’année pour tout expliquer, »Comme il l’a dit aux journalistes hier.

Ce document «dans l’année», cependant, ne devait pas être, car la nature de l’objet restait insaisissable. Les données recueillies par le télescope Hale de Caltech à l’Observatoire Palomar et l’Observatoire WM Keck à Hawaï ont révélé la présence d’une onde de choc autour de l’étoile, qui laissait entendre quelque chose de violent et de dramatique. Une première hypothèse était qu’une planète chaude semblable à Jupiter était prise dans une spirale de la mort autour de l’étoile, et nous assistions à sa destruction sous la forme de la nébuleuse. Mais les chercheurs ne pouvaient pas être certains, et «des ambiguïtés sont restées à ce sujet tout au long de l’étude», a déclaré Martin.

Les scientifiques ont également examiné le statut de l’étoile centrale, connue sous le nom de TYC 2597-735-1, constatant qu’elle était assez ancienne et ne brûlait plus d’hydrogène dans son noyau. De nombreux autres aspects de l’objet ne correspondaient pas à leurs attentes pour les étoiles. Appelant cela un «mystère de Sherlock Holmes», Martin a déclaré qu’il «devenait impossible de proposer un scénario pour expliquer toutes ces observations», donc «après quelques années d’étude, nous avons continué à faire d’autres choses, et le projet est resté inactif pendant un certain temps.« 

Les choses ont changé en 2017 lorsque Hoadley a rejoint le groupe de Martin en tant que stagiaire postdoctoral, et elle a semblé désireuse de prendre la tête de ce projet en hibernation.

«J’en ai entendu parler le deuxième jour de mon travail et j’ai été immédiatement accro», a-t-elle déclaré au salon virtuel conférence de presse.

L’équipe avait collecté de nombreuses données, mais son défi était de «trouver comment assembler toutes les pièces»Et surtout pour déterminer comment la nébuleuse brillait en premier lieu.

Au fur et à mesure que le travail avançait, cependant, l’équipe a commencé à se rendre compte qu’elle ne traitait pas avec une planète et que le scénario probable impliquait une collision stellaire. La masse de matière éjectée par l’étoile, par exemple, était trop importante pour une planète, comme l’a expliqué Hoadley. De plus, les données collectées par le détecteur de planètes de la zone habitable sur le télescope Hobby-Eberly au Texas n’ont trouvé aucune preuve d’une planète dans ce système.

Les choses sont devenues plus étranges lorsque l’équipe a examiné les données d’archives collectées par le télescope spatial Spitzer de la NASA et le Wide-field Survey Explorer (WISE), ainsi que d’autres observatoires infrarouges. Ces données indiquent la présence d’un disque d’accrétion autour de l’étoile. Normalement, ces anneaux de poussière sont vus autour des jeunes étoiles, mais TYC 2597-735-1 est en fait assez vieux.

Pour aider à comprendre toutes ces données, l’équipe a recruté l’astrophysicien Brian Metzger de l’Université de Columbia, un expert en fusions cosmiques. Fait intéressant, les modèles mathématiques et informatiques de Metzger s’accordaient bien avec les observations de la nébuleuse de l’anneau bleu.

«Ce n’était pas seulement que Brian pouvait expliquer les données que nous voyions; il prédisait essentiellement ce que nous avions observé avant de le voir », a expliqué Hoadley dans un communiqué de presse de Caltech. «Il disait: ‘S’il s’agit d’une fusion stellaire, alors vous devriez voir X’, et c’était comme ‘Oui! On voit ça!' »

Voici donc l’histoire de la nébuleuse de l’anneau bleu, telle que révélée dans le nouveau document.

Il y a des milliers d’années, une petite étoile était en orbite autour d’une étoile plus grande avec à peu près la même masse que notre Soleil. Au fur et à mesure que la plus grande étoile vieillissait, elle devenait gonflée, étendre pour atteindre très proche de son plus petit compagnon. La plus petite étoile – environ un dixième de la taille de notre Soleil – est tombée dans une spirale descendante qui a produit un disque gazeux. La grande étoile a finalement subsumé la plus petite étoile, produisant un nuage de débris en expansion qui a été coupé en deux par le disque. Cette fusion a abouti aux deux nuages ​​de débris en forme de cône que nous voyons aujourd’hui.

Au cours des milliers d’années qui ont suivi, le nuage de débris en expansion s’est refroidi, formant des molécules d’hydrogène qui ont interagi avec le milieu stellaire. Aujourd’hui, nous voyons ces collisions comme des émissions ultraviolettes brillantes. Le nuage «se dissout maintenant dans le milieu interstellaire,»Et« nous arrivons juste à l’attraper car toutes les particules passionnantes sont présentes », a déclaré Hoadley aux journalistes.

Hoadley s’attend à ce que la nébuleuse de l’anneau bleu dure encore mille à quelques dizaines de milliers d’années, après quoi la fonction disparaîtra complètement. C’est un véritable clin d’œil en termes cosmologiques et une merveilleuse opportunité de faire une science fascinante.

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