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Une équipe d'astronomes dirigée par Gerd Weigelt de l'Institut Max Planck dédié à la Radioastronomie (MPIfR) a acquis, au moyen Very Large Telescope Interferometer (VLTI) situé à l'Observatoire de Paranal de l'ESO, une image unique du système d'étoiles Eta Carinae dans la Nébuleuse de la Carène.
Ce système binaire de dimensions étendues se compose de deux étoiles massives en orbite l'une autour de l'autre, sièges de puissants vents stellaires dont la vitesse atteint les dix millions de kilomètres par heure (1). De leurs multiples interférences résulte une importante turbulence, au sein de la région qui sépare les deux étoiles - une zone longtemps demeurée inaccessible à toute étude.
La puissance dégagée par la paire d'étoiles Eta Carinae se traduit par la survenue de phénomènes dramatiques, telle cette "Gigantesque Eruption" observée par les astronomes vers 1830. Nous savons aujourd'hui que cette éruption résulta de l'expulsion, par l'étoile la plus étendue du système, de vastes quantités de gaz et de poussière sur une échelle de temps très courte. Elle donna lieu à l'apparition de lobes distincts, aujourd'hui encore visibles, qui composent la Nébuleuse Homunculus. Les collisions, à des vitesses extrêmement élevées, des vents stellaires issus de l'une et l'autre étoiles, ont pour effets de porter le milieu environnant à des températures voisines de plusieurs millions de degrés et de générer d'intenses déluges de rayons X.
La région centrale, siège des collisions entre ondes de pression, est si peu étendue - un millier de fois plus petite que la Nébuleuse Homunculus, que les télescopes au sol et dans l'espace sont longtemps demeurés incapables de précisément la cartographier. L'équipe a utilisé l'énorme potentiel, en termes de résolution, de l'instrument AMBER qui équipe le VLTI, afin de sonder, pour la toute première fois, ce turbulent royaume. Une astucieuse combinaison - selon le principe de l'interférométrie - de trois des quatre Télescopes Auxiliaires du VLT, a permis d'augmenter d'un facteur dix le pouvoir de résolution que procure une seule Unité Télescopique du VLT, et d'obtenir l'image la plus détaillée à ce jour du système, et d'acquérir des données inattendues concernant sa structure interne.
Cette nouvelle image acquise par le VLTI révèle clairement l'existence inattendue d'une structure, en forme d'éventail, entre les deux étoiles du système Eta Carinae, précisément là où le vent puissant issu de l'étoile la plus petite et la plus chaude, interfère avec le vent de densité plus élevée en provenance de l'étoile de dimensions plus étendues.
"Nos rêves sont devenus réalité le jour où nous sommes parvenus à acquérir des clichés extrêmement détaillés dans le domaine infrarouge. Le VLTI nous offre l'incroyable opportunité d'affiner notre compréhension des processus physiques à l'oeuvre au sein du système Eta Carinae et de nombreux autres objets astrophysiques tout aussi importants", ajoute Gerd Weigelt.
Outre les images, les observations spectrales de la zone de collision ont permis de mesurer les vitesses des puissants vents stellaires (2). Connaissant ces vitesses, l'équipe d'astronomes a été en mesure de générer des modèles numériques plus précis de la structure interne de cet incroyable système d'étoiles, ce qui contribuera à affiner notre compréhension des processus à l'origine de la perte de masse de ces étoiles extrêmement massives au cours de leur existence.
Dieter Schertl (MPIfR), l'un des membres de l'équipe, se réjouit: "GRAVITY et MATISSE, deux des instruments nouvellement installés sur le VLTI, nous offriront des images interférométriques dotées d'un niveau de détail bien plus élevé et sur une gamme de longueurs d'onde plus étendue. Disposer de données sur une fraction plus large du spectre électromagnétique permettra de déterminer les propriétés physiques d'un grand nombre d'objets astrophysiques."
Notes
(1) Les deux étoiles sont si massives et brillantes que le rayonnement qu'elles émettent arrache leurs surfaces et les expulse dans l'espace. Cette éjection de matière stellaire produit un "vent stellaire" susceptible de se déplacer à plusieurs millions de kilomètres par heure.
(2) Ces mesures ont été effectuées grâce à l'effet Doppler. Les astronomes utilisent l'effet Doppler (ou décalage spectral) pour déterminer avec précision la vitesse à laquelle les étoiles et d'autres objets astrophysiques s'approchent ou s'éloignent de la Terre. Ce déplacement dans l'un et l'autre sens se traduit par un léger décalage spectral dont il est possible de déduire la rapidité du mouvement.