À environ 650 années-lumière de nous, des astronomes ont repéré 22 arcs très faibles autour de la nébuleuse de l’Hélice. Ces formes trahissent des fragments de matière stellaire en train de disparaître dans l’espace environnant. Leur aspect permet même d’estimer combien de temps dure cette phase, jusque-là difficile à observer directement.
La nébuleuse de l’Hélice provient d’une étoile arrivée à la fin de sa vie, comparable au Soleil par son évolution générale. Elle a rejeté une grande partie de ses couches externes, laissant au centre un petit cœur très chaud, une naine blanche. Le gaz expulsé forme ce que les astronomes nomment une nébuleuse planétaire, sans rapport avec une planète.
Imagerie MOTHRA Hα de la nébuleuse de l'Hélice.
Les nouveaux arcs ont été détectés grâce à MOTHRA, au Chili. Il observe notamment la lumière émise par l’hydrogène. Dans la partie orientale de la nébuleuse, les chercheurs ont identifié au moins 22 arcs complets ou partiels. La plupart n’avaient jamais été décrits, car cette matière diffuse brille extrêmement peu.
Pour comprendre leur origine, il faut regarder le mouvement de l’ensemble. La naine blanche se déplace par rapport au gaz présent entre les étoiles, à environ 36 km/s. Les anciennes couches éjectées continuent aussi leur expansion, autour de 20 km/s selon l’étude. Du côté est, leur rencontre devient assez rapide pour produire des chocs.
Chaque fragment dense agit alors comme un obstacle dans un courant de gaz. Devant lui, la matière se comprime et forme un arc, comparable à la vague courbée devant un bateau. Les chercheurs ne voient généralement aucun objet lumineux au centre de ces arcs. Le fragment responsable peut donc rester froid, sombre et difficile à détecter directement.
Un autre indice apparaît quand on s’éloigne de l’étoile centrale. Les arcs proches sont grands, fins et bien dessinés. Plus loin, ils deviennent petits, diffus et irréguliers. La distance caractéristique entre le fragment supposé et le front de choc diminue d’un facteur d’environ 30 entre 0,4 et 1,4 parsec de l’étoile.
Cette progression correspond à des fragments qui perdent progressivement leur matière. Le gaz environnant les freine, les érode puis mélange leurs restes au milieu interstellaire. En utilisant leur position comme une chronologie de leur voyage, les auteurs estiment leur durée de désagrégation à environ 10 000 ans. Cette mesure donne un repère direct sur la vitesse du recyclage de la matière stellaire.
Ce recyclage alimente les galaxies en gaz, poussières et éléments fabriqués au cours de la vie des étoiles. Les modèles numériques doivent souvent représenter ce mélange sans pouvoir suivre chaque fragment séparément. Les observations de l’Hélice fournissent désormais une durée mesurée pour cette étape. MOTHRA n’était encore que partiellement assemblé lors de ces observations, ce qui laisse la possibilité de rechercher des structures encore plus faibles avec l’instrument achevé.