Le grand chien et son étoile démentielle

Cet article est une traduction d’une page du site de la NASA: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/hubble-solves-mystery-of-monster-stars-dimming

Hubble résout le mystère de la gradation de Monster Star

L’année dernière, les astronomes ont été perplexes lorsque Bételgeuse, l’étoile supergéante rouge vif de la constellation d’Orion, s’est dramatiquement fanée, mais s’est ensuite rétablie. La gradation a duré des semaines. Maintenant, les astronomes se sont tournés vers une étoile monstre dans la constellation voisine Canis Major, le Grand Chien.

This zoom into VY Canis Majoris is a combination of Hubble imaging and an artist's impression.
Ce zoom sur VY Canis Majoris est une combinaison de l’imagerie Hubble et d’une impression d’artiste. Le panneau de gauche est une image Hubble multicolore de l’énorme nébuleuse de matière rejetée par l’étoile hypergéante. Cette nébuleuse mesure environ un billion de kilomètres de diamètre. Le panneau du milieu est une vue Hubble en gros plan de la région autour de l’étoile. Cette image révèle des nœuds rapprochés, des arcs et des filaments de matière éjectés de l’étoile au cours de son violent processus de rejet de matière dans l’espace. VY Canis Majoris n’est pas vu dans cette vue, mais le petit carré rouge marque l’emplacement de l’hypergiant et représente le diamètre du système solaire jusqu’à l’orbite de Neptune, qui mesure 5,5 milliards de kilomètres de diamètre. Le panneau final est une impression d’artiste de l’étoile hypergéante avec de vastes cellules de convection et subissant de violentes éjections. VY Canis Majoris est si grand que s’il remplaçait le Soleil, l’étoile s’étendrait sur des centaines de millions de kilomètres, entre les orbites de Jupiter et de Saturne.
Crédits: NASA, ESA et R. Humphreys (Université du Minnesota), et J. Olmsted (STScI)

VY Canis Majoris se comporte beaucoup comme Betelgeuse, sous stéroïdes, a expliqué la responsable de l’étude, l’astrophysicienne Roberta Humphreys de l’Université du Minnesota, Minneapolis.

Comme avec Betelgeuse, les données de Hubble suggèrent la réponse à la question pour laquelle cette plus grande étoile s’assombrit. Pour Bételgeuse, la gradation correspondrait à un écoulement gazeux qui a pu former de la poussière, qui a brièvement obstrué une partie de la lumière de Bételgeuse de notre vue, créant l’effet de gradation.

This Hubble Space Telescope image shows the huge nebula of material cast off by the hypergiant star VY Canis Majoris.
Cette image du télescope spatial Hubble montre l’énorme nébuleuse de matière rejetée par l’étoile hypergéante VY Canis Majoris. Cette nébuleuse mesure environ un billion de kilomètres de diamètre.
Crédits: NASA, ESA et R. Humphreys (Université du Minnesota)

Dans VY Canis Majoris, nous voyons quelque chose de similaire, mais à une échelle beaucoup plus grande. Éjections massives de matière qui correspondent à sa décoloration très profonde, probablement due à la poussière qui bloque temporairement la lumière de l’étoile, a déclaré Humphreys, cette étoile est absolument incroyable. C’est l’une des plus grandes étoiles que nous connaissons – une super géante rouge très évoluée. Il a eu de multiples éruptions géantes.

Des arcs géants de plasma entourent l’étoile à des distances qui sont des milliers de fois plus éloignées que la Terre ne l’est du Soleil. Ces arcs ressemblent aux proéminences solaires de notre propre Soleil, mais à une échelle beaucoup plus grande. En outre, ils ne sont pas physiquement connectés à l’étoile, mais semblent plutôt avoir été jetés et s’éloignent. Certaines des autres structures proches de l’étoile sont encore relativement compactes, ressemblant à de petits nœuds et à des traits nébuleux.

Dans les travaux précédents de Hubble, Humphreys et son équipe ont pu déterminer quand ces grandes structures ont été éjectées de l’étoile. Ils ont trouvé des dates s’étalant sur plusieurs centaines d’années, certaines aussi récemment que les 100 à 200 dernières années.

This artist's impression of hypergiant star VY Canis Majoris shows the star's vast convection cells and violent ejections.
Cette impression d’artiste de l’étoile hypergente VY Canis Majoris montre les vastes cellules de convection et les éjections violentes de l’étoile. VY Canis Majoris est si grand que s’il remplaçait le Soleil, l’étoile s’étendrait sur des centaines de millions de kilomètres, entre les orbites de Jupiter et de Saturne.
Crédits: NASA, ESA et R. Humphreys (Université du Minnesota), et J. Olmsted (STScI)

Maintenant, dans de nouveaux travaux avec Hubble, les chercheurs ont résolu des caractéristiques beaucoup plus proches de l’étoile qui peuvent avoir moins d’un siècle. En utilisant Hubble pour déterminer les vitesses et les mouvements des nœuds rapprochés de gaz chaud et d’autres caractéristiques, Humphreys et son équipe ont pu dater ces éruptions avec plus de précision. Ce qu’ils ont trouvé était remarquable: beaucoup de ces nœuds sont liés à plusieurs épisodes des XIXe et XXe siècles lorsque VY Canis Majoris est passé au sixième de sa luminosité habituelle.

Contrairement à Bételgeuse, VY Canis Majoris est désormais trop faible pour être vu à l’œil nu. L’étoile était autrefois visible mais s’est tellement atténuée qu’elle ne peut plus être vue qu’avec des télescopes.

L’hypergiant jette 100 fois plus de masse que Bételgeuse. La masse de certains nœuds est plus du double de la masse de Jupiter. C’est incroyable que la star puisse le faire. L’origine de ces épisodes de perte de masse élevée dans VY Canis Majoris et Betelgeuse est probablement causée par une activité de surface à grande échelle, de grandes cellules convectives comme sur le Soleil. Mais sur VY Canis Majoris, les cellules peuvent être aussi grandes que le Soleil entier ou plus grandes.

« Ceci est probablement plus courant chez les supergiantes rouges que les scientifiques ne le pensaient et VY Canis Majoris en est un exemple extrême », a poursuivi Humphreys. « C’est peut-être même le mécanisme principal qui entraîne la perte de masse, ce qui a toujours été un peu un mystère pour les supergéantes rouges. » Bien que d’autres supergiants rouges soient comparativement brillants et éjectent beaucoup de poussière, aucun d’entre eux n’est aussi complexe que VY Canis Majoris. « Alors, qu’est-ce qu’il y a de spécial? VY Canis Majoris est peut-être dans un état évolutif unique qui le sépare des autres étoiles. Il est probablement aussi actif sur une très courte période, peut-être seulement quelques milliers d’années. Nous n’allons pas en voir beaucoup. de ceux autour », a déclaré Humphreys.

This image shows the location of the red hypergiant VY Canis Majoris on the sky. The monster star is located just above the back
Cette image montre l’emplacement du VY Canis Majoris hypergiant rouge dans le ciel. L’étoile monstre est située juste au-dessus du dos de Canis Major, le Grand Chien. Crédits: NASA, ESA et J. DePasquale (STScI) Remerciements: A. Fujii

L’étoile a commencé sa vie comme une étoile super géante bleue super chaude, brillante, peut-être jusqu’à 35 à 40 fois la masse de notre Soleil. Après quelques millions d’années, alors que la vitesse de combustion de la fusion d’hydrogène dans son noyau changeait, l’étoile a gonflé jusqu’à devenir une supergéante rouge. Humphreys soupçonne que l’étoile est peut-être brièvement revenue à un état plus chaud, puis a remonté jusqu’à un stade de supergéante rouge.

« Peut-être que ce qui rend VY Canis Majoris si spécial, si extrême, avec cet éjecta très complexe, c’est peut-être qu’il s’agit d’une supergéante rouge de deuxième étage », a expliqué Humphreys. VY Canis Majoris a peut-être déjà perdu la moitié de sa masse. Plutôt que d’exploser en supernova, il pourrait simplement s’effondrer directement dans un trou noir.

Les résultats de l’équipe apparaissent dans l’édition du 4 février 2021 de The Astronomical Journal.

Le télescope spatial Hubble est un projet de coopération internationale entre la NASA et l’ESA (Agence spatiale européenne). Le Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, gère le télescope. Le Space Telescope Science Institute (STScI) de Baltimore, Maryland, mène les opérations scientifiques de Hubble. STScI est exploité pour la NASA par l’Association des universités pour la recherche en astronomie, à Washington, D.C.

Par la NASA, l’ESA et R. Humphreys (Université du Minnesota)

Contacts médias:

Claire Andreoli
Centre de vol spatial Goddard de la NASA, Greenbelt, Md.
claire.andreoli@nasa.gov
301-286-1940

Ann Jenkins / Ray Villard
Institut scientifique du télescope spatial, Baltimore, Maryland
410-338-4488 / 410-338-4514
jenkins@stsci.edu / villard@stsci.edu

Contact scientifique:
Roberta Humphreys
Université du Minnesota, Minneapolis, Minnesota
roberta@umn.edu

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