Lorsque les cinq premières images du télescope spatial James Webb (JWST) ont été dévoilées, l’une d’elles m’a fixé avec deux yeux. C’était une image de la nébuleuse de l’anneau sud, NGC3132, et en plein milieu se trouvaient deux étoiles brillantes.
Maintenant, le fait que NGC3132 abrite un système stellaire binaire (deux étoiles en orbite l’une autour de l’autre) est connu depuis l’époque du télescope spatial Hubble.
Mais dans ces premières images, l’étoile centrale qui a éjecté la nébuleuse – une minuscule naine blanche chaude – était si faible qu’elle était presque invisible à côté de son brillant compagnon semblable au Soleil. En effet, la nébuleuse avait un œil presque fermé.
Mais le JWST révèle plus que Hubble. Il peut collecter des photons « plus froids » (particules lumineuses) dans la gamme infrarouge du spectre électromagnétique. Dans cette lumière plus froide, nous avons vu les deux étoiles du système binaire briller aussi brillantes l’une que l’autre : deux yeux éblouissants !
C’était surprenant pour tout astronome qui comprend ce type de nébuleuse ; les naines blanches super chaudes ne brillent généralement pas dans la lumière infrarouge. Il était logique que l’étoile la plus froide brille de cette façon, mais observer le même éclat de son partenaire était inattendu.
Les e-mails ont commencé à affluer d’un océan à l’autre et à travers les océans alors que les astronomes reconstituaient le puzzle. L’étoile naine blanche centrale de NGC3132, ont-ils réalisé, est enveloppée de poussière. La poussière est réchauffée par la chaleur de l’étoile et brille donc dans l’infrarouge, produisant la lumière que nous avons observée.
C’est ce qui nous a conduits sur la piste pour découvrir ce qui se passait réellement dans la nébuleuse de l’anneau sud. Nos conclusions d’une équipe de près de 70 astronomes sont publié en astronomie naturelle.
Au coeur, une naine blanche chaude
La nébuleuse de l’anneau sud est une nébuleuse planétaire. Cela signifie qu’il s’agit d’une nébuleuse gazeuse formée par une étoile semblable au Soleil qui perd la majeure partie de son gaz dans le dernier acte avant sa disparition.
Une fois qu’elle a perdu une grande partie de sa masse, l’étoile est devenue une naine blanche chaude. Cette étoile centrale se trouve maintenant au milieu de la nébuleuse, se refroidissant comme une braise stellaire, mourant effectivement.
La beauté des nébuleuses planétaires est qu’elles peuvent être examinées de manière médico-légale : des parties de la nébuleuse plus éloignées du milieu ont été éjectées plus tôt dans le temps. De cette façon, toute la nébuleuse fonctionne un peu comme un enregistrement géologique.
Avec sa naine blanche mourante au centre, notre groupe s’est approché de NGC3132 comme une scène de crime.
Deux suspects inconnus émergent
Tout d’abord, nous avons rapidement réalisé que la poussière qui faisait briller l’étoile centrale était en fait un disque étroitement enroulé autour de l’étoile centrale qui devait avoir été forgé par un compagnon. Cette étoile compagne en orbite aurait dépouillé le gaz de l’étoile centrale, hâtant sa disparition.
Nous n’avons pas repéré le compagnon, cependant. Nous pensons qu’il est soit trop faible pour être détecté, soit qu’il a potentiellement péri dans l’interaction et fusionné avec l’étoile centrale.
Puis nous avons remarqué autre chose : des arcs concentriques brisés gravés dans le halo étendu de la nébuleuse. Ceux-ci ont également trahi la présence d’un compagnon en orbite. Ce coupable pourrait-il être le même qui a forgé le disque de poussière ?
Nous ne le pensons pas. Bien que les arches aient subi quelques “altérations”, nos mesures trahissent la présence d’une autre étoile compagne. Celui-ci est placé un peu trop loin de l’étoile centrale pour avoir créé le disque de poussière.
Et juste comme ça, nous avions rassemblé des preuves que la nébuleuse de l’anneau sud ne contient pas seulement deux étoiles dans un système binaire, mais quatre.
Et nous en rassemblerions encore plus.
Attaché dans une bulle cahoteuse et gazeuse
L’« anneau » qui donne son nom à la nébuleuse est en fait la paroi d’une bulle en forme d’œuf contenant du gaz chaud, chauffé par l’étoile centrale. Ce mur est marqué de protubérances notables.
En combinant l’image JWST avec les données de l’Observatoire européen austral, notre équipe a créé un modèle 3D qui a révélé que ces protubérances viennent par paires, se déplaçant dans des directions opposées en s’éloignant de l’étoile centrale.
Une explication possible est que l’interaction qui a créé le disque de poussière n’impliquait pas un seul compagnon proche, mais deux. En d’autres termes, nous envisageons une cinquième étoile potentielle dans le mélange – interagissant de manière chaotique avec l’étoile centrale pour faire exploser des jets qui repoussent ces protubérances.
La présence de cette cinquième étoile est encore hésitante. Mais nous pouvons dire avec un bon degré de certitude que le système stellaire qui a créé la nébuleuse de l’anneau sud comprend non seulement le système d’étoiles binaires (les deux yeux de la nébuleuse), mais aussi une troisième étoile qui a arraché le gaz pour former le disque, et un autre qui inscrivait une trace d’arcs concentriques dans la bulle de gaz.
Quant au deuxième œil de la nébuleuse – celui que nous avions toujours connu – c’était définitivement un spectateur innocent. Il est trop éloigné de l’étoile centrale pour avoir participé à sa disparition.
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Un dossier clos, d’autres à venir
Le cas de la nébuleuse de l’anneau sud n’est pas le seul à démontrer comment les étoiles fonctionnent en meute. Une grande partie de l’astrophysique stellaire est revisitée aujourd’hui à la lumière de la prise de conscience à quel point les étoiles peuvent être grégaires. Et nous en sommes d’autant plus ravis.
Une multitude de phénomènes découlent des interactions stellaires, des explosions de supernova, à la fusion des trous noirs et des étoiles à neutrons donnant lieu à des événements d’ondes gravitationnelles.
Au fur et à mesure que le JWST fournira des images plus détaillées de l’univers, les astronomes épousseteront vivement leurs gants pour s’attaquer à davantage de mystères.
Orsola DeMarcoprofesseur d’astrophysique, Université Macquarie
Cet article est republié de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.
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