Un petit disque au coeur de la nébuleuse de la Fourmi

Deux grands lobes lumineux de matière s'étendant dans le ciel, tel est l'aspect de la nébuleuse planétaire de la Fourmi. Des chercheurs conduits par un astronome de l'Observatoire de la Côte d'Azur viennent de détecter avec le Very Large Telescope Interferometer de l'ESO un disque de matière entourant l'étoile centrale. Constitué de silicates amorphes, ce disque ne serait a priori pas responsable de la forme particulière de la matière éjectée.


Une nébuleuse planétaire est une étoile qui à la fin de sa vie éjecte ses couches externes pour former un nuage de gaz et de poussière en extension rapide. L'étoile au centre devient une naine blanche. Une de ces nébuleuses planétaires, Menzel 3, a une forme très particulière, où on peut reconnaître l'abdomen, le thorax et les pattes d'une fourmi. Pour expliquer cette structure, les astronomes ont émis l'hypothèse de la présence d'un disque de matière entourant l'étoile centrale, qui aurait aidé à canaliser l'éjection de la nébuleuse.

Une équipe internationale d'astronomes conduite par un chercheur français du laboratoire Gemini (UMR: CNRS, Observatoire de la Côte d'Azur) vient d'étudier en détail cette nébuleuse planétaire avec le VLI de l'ESO, situé au sommet du Paranal au Chili. Les chercheurs ont mis en évidence la présence d'un disque de poussière entourant l'étoile centrale. Le bord du disque interne est à moins de 9 unités astronomiques (1 UA = la distance Terre-Soleil, soit 150 millions de km) et le bord externe s'étend jusqu'à environ 500 UA de l'étoile. Ce disque de poussière a une masse cent mille fois plus faible que la masse du Soleil et deux cents fois plus faible que la masse de la poussière se trouvant dans les deux grands lobes de matière éjectée par l'étoile centrale, il y a moins de mille ans.

Les astronomes pensent que la faible masse et la petite taille du disque n'ont pas permis à celui-ce de canaliser la matière lors de son éjection violente pour former cette structure bien séparée en deux lobes. En fait, la matière a été très probablement éjectée sous la forme d'un jet bipolaire de courte durée de vie. La poussière du disque est principalement composée de silicate amorphe (1) tendant à prouver que ce disque est jeune, probablement aussi jeune que les lobes. Ce disque masque le coeur du système où se trouve la solution de l'énigme: l'étoile centrale, un éventuel compagnon qui aurait pu la déstabiliser, et la présence d'un disque d'accrétion beaucoup plus compact, vrai responsable des structures complexes observées.

Note:
(1) Le silicate à tendance à chauffer et se cristalliser sous l'effet du flux lumineux en provenance d'une étoile. Plus le disque est vieux et stable, plus la poussière silicatée de ce disque aura tendance à être sous forme cristalline.

Légende de l'illustration:
A droite: Image couleur dans le visible de la nébuleuse de la Fourmi. La complexité de la nébuleuse est impressionnante, mais une structure bipolaire domine avec le lobe sud pointant dans notre direction (nord vers le haut, est vers la gauche).
En haut à gauche: simulation du disque tel que vu par l'interféromètre MIDI/VLTI dans l'infrarouge thermique. Le disque est vu quasiment par la tranche, et cache l'étoile centrale et son environnement proche. La partie la plus lumineuse est produite dans les régions proches du bord interne du disque, chauffées à plus de 1 000 degrés.
En bas à gauche: coupe du modèle de densité de poussière utilisé montrant le rayon interne du disque de poussière, et son ouverture, paramètres bien déterminés par les observations du VLTI.