Mystère cosmique : des astronomes capturent une étoile mourante crachant des anneaux de fumée

Les astronomes ont découvert une étoile géante rouge traversant son agonie finale avec des détails sans précédent, révélant une caractéristique inhabituelle. L’étoile connue sous le nom de V Hydri (ou V Hya en abrégé), sortez six épisodes distincts de matériel, selon Version préliminaire Accepté pour publication dans The Astrophysical Journal. Le mécanisme exact de la formation des mystérieux « anneaux de fumée » n’est pas encore compris. Cependant, l’observation pourrait bousculer les modèles existants pour cette étape tardive de l’évolution stellaire et éclairer davantage la Le destin de notre soleil.

« V Hydrae est pris en train de se débarrasser de son atmosphère – finalement la majeure partie de sa masse – ce que font la plupart des géantes rouges de stade avancé », Le co-auteur Mark Morris a déclaré :, astronome à l’Université de Californie. Cependant, « c’est la première et la seule fois qu’une série d’anneaux en expansion a été vue autour d’une étoile en train d’agoniser – une série d' »anneaux de fumée » en expansion qui, selon nous, s’éteignent tous les quelques centaines d’années. »

géants rouges C’est l’une des dernières étapes de l’évolution des étoiles. Une fois que le noyau de l’étoile cesse de convertir l’hydrogène en hélium via la fusion nucléaire, la gravité commence à comprimer l’étoile, augmentant sa température interne. Ce processus enflamme une coquille d’hydrogène brûlant autour d’un noyau inerte. Finalement, la pression et le chauffage dans le noyau ont provoqué une expansion spectaculaire de l’étoile, atteignant des diamètres compris entre 62 millions et 620 millions de miles (100 millions à 1 milliard de km). Les températures de surface sont relativement fraîches selon les normes stellaires : 4000 à 5800 degrés Fahrenheit (2200 à 3200 degrés Celsius). Ces étoiles prennent alors une apparence rouge orangée, d’où le surnom de géante rouge.

Finalement, l’hélium dans le noyau de la géante rouge sera épuisé et le noyau rétrécira à nouveau. Alors deviens une star branche géante asymptotique (AGB) étoile (dernier étage de la géante rouge). La structure interne de l’étoile AGB consiste en un noyau central de carbone et d’oxygène, une coquille dans laquelle la fusion transforme l’hélium en carbone et une autre coquille où l’hydrogène se transforme en hélium. Ces étoiles produisent généralement des pulsations dramatiques de luminosité croissante tous les 100 à 1 000 jours. De plus, les vents de surface intenses provoquent la formation d’un nuage gazeux appelé périplasme autour de l’étoile.

Ces vents stellaires intenses finiront par déloger l’atmosphère et l’atmosphère stellaire, et l’étoile deviendra une naine blanche au sein d’une nébuleuse planétaire. Plus la vitesse à laquelle une étoile AGB perd de la masse est rapide, plus elle est proche de cette transition finale. Notre Soleil finira par devenir une géante rouge dans environ 5 milliards d’années, évoluant finalement vers l’AGB avant de finalement évoluer vers une nébuleuse planétaire avec une étoile naine blanche en son centre.

C’est le processus tel que les astronomes l’ont compris depuis des années. Cependant, les caractéristiques inhabituelles de V Hya leur font repenser les choses. Située à 1 300 années-lumière dans la constellation de l’Hydre, V Hya est une étoile riche en carbone, ce qui signifie que son atmosphère contient plus de carbone que d’oxygène. Il a un taux élevé de perte de masse, donc les astronomes pensent qu’il est probablement en train de se débarrasser de son atmosphère pour devenir une nébuleuse planétaire.

Cette étoile AGB est également intéressante car tous les huit ans environ, une grande éruption de plasma se produit et une forte baisse de luminosité se produit environ tous les 17 ans. Ces événements indiquent la présence d’une étoile compagne à peine visible. (La diminution de luminosité peut être causée par un nuage associé à cette deuxième étoile passant devant V Hya.)

Cette dernière étude combine les données du télescope spatial Hubble avec des observations à l’aide de l’Atacama Large Millimeter/ Sub-millimeter Array (ALMA), qui comprend des données infrarouges, optiques et ultraviolettes pour capturer l’agonie de V Hya sur plusieurs longueurs d’onde. L’étoile est loin et enveloppée d’une épaisse poussière, mais les capacités haute résolution d’ALMA ont révélé ses anneaux et ses écoulements avec beaucoup de détails.

Le timing était aussi une coïncidence. « V Hya est dans une transition courte mais cruciale que traversent les étoiles mourantes à la fin de leur vie », Le co-auteur Raghvendra Sahai a déclaré :, astronome au Jet Propulsion Laboratory de la NASA. « C’est la phase où ils perdent le plus de leur masse. Cette phase ne dure probablement pas très longtemps, il est donc difficile de l’attraper sur le fait. Nous avons eu de la chance avec V Hya et avons pu photographier toutes les différentes activités en cours dans et autour de cette étoile pour mieux comprendre comment se perdent les étoiles moribondes pour la masse en fin de vie.

Sahai et ses collègues ont découvert que l’étoile se débarrasse de son atmosphère en soufflant une série d’anneaux de fumée, qui se sont étendus vers l’extérieur au cours d’environ 2 100 ans pour former une région semblable à un disque de poussière autour de V Hya. l’équipe doublé Cette structure est DUDE (le disque subit une expansion dynamique).

Leurs observations ont également révélé des explosions à grande vitesse de gaz expulsés de l’étoile dans des directions opposées, perpendiculaires aux anneaux de fumée, formant deux structures en forme de sablier. Ces structures se développent à des vitesses de plus d’un demi-million de miles par heure (240 km/s). « La découverte que ce processus peut impliquer la mise à feu d’anneaux de gaz, en conjonction avec la production de jets de matière intermittents à grande vitesse, apporte une nouvelle ride fascinante à notre compréhension de la façon dont les étoiles finissent leur vie », Morris a dit.

Tout cela indique que l’astre connaît une évolution particulièrement rapide, qui va à l’encontre du modèle actuel. « Notre étude révèle de manière spectaculaire que le modèle traditionnel de la mort des étoiles AGB – en expulsant des carburants de masse par des vents globulaires relativement lents et réguliers sur 100 000 ans ou plus – est au mieux incomplet, ou au pire incorrect », Sahi a dit. « Il est très probable qu’un compagnon stellaire ou quasi-étoile joue un rôle important dans leur mort. Dans le cas de V Hya, la combinaison d’une étoile compagnon proche et hypothétique lointaine est responsable, au moins dans une certaine mesure, de la présence de ses six anneaux, et les explosions à grande vitesse qui causent la mort miraculeuse de l’étoile. . »