Au cours du mois de mai, le «Loup» se lève et rôde dans le ciel après minuit. Le lupus était l'une des 48 constellations originales répertoriées par l'astronome Ptolémée du premier siècle et à sa frontière ouest se trouve une nébuleuse planétaire Wolf-Rayet - IC 4406 - qui contient certaines des étoiles les plus chaudes connues. Que se trouvait-il exactement à l'intérieur de ce nuage de poussière en forme de tore éloigné de 1900 années-lumière? Alors, entrons vraiment dans cette visualisation dimensionnelle Hubble de Jukka Metsavanio et regardons de plus près…
Chaque fois que nous présentons une visualisation dimensionnelle, cela se fait de deux manières. Le premier s'appelle «Vision parallèle» et il ressemble beaucoup à un casse-tête magique. Lorsque vous ouvrez l'image en taille réelle et que vos yeux sont à la bonne distance de l'écran, les images semblent fusionner et créer un effet 3D. Cependant, pour certaines personnes, cela ne fonctionne pas bien - Jukka a également créé la "Version croisée", où vous croisez simplement les yeux et les images fusionnent, créant une image centrale qui apparaît en 3D. Comme nous l'avons appris il y a quelque temps, cela peut ne pas toujours fonctionner pour tout le monde, mais vous pouvez essayer quelques autres astuces. Maintenant asseyez-vous et préparez-vous à être époustouflé…
L'aspect rectangulaire de la nébuleuse planétaire, IC 4406, n'est pas un si grand mystère. Nous savons en regardant un grand nombre d'objets que notre point de vue affecte notre façon de voir les choses et nous réalisons que nous voyons cette incroyable structure presque dans le plan de son équateur. Les astronomes croient que l'intégralité de la nébuleuse a la forme d'un sphéroïde allongé - où le diamètre polaire est supérieur au diamètre équatorial. Pourquoi une forme si inhabituelle? Probablement parce que l'IC 4406 serait bipolaire. Non. Ça ne va pas vous faire peur ... Cela signifie simplement que cette nébuleuse planétaire a une apparence bi-lobée axialement symétrique. Cela peut être le début ou la fin des étapes évolutives de toutes les nébuleuses planétaires - mais il a ses caprices.
Alors que la fonction qui façonne cette structure n'est pas exactement claire pour les astronomes, beaucoup pensent qu'elle peut appartenir au processus physique connu sous le nom d'écoulement bipolaire - des flux de gaz hautement énergétiques continus émanant des pôles d'une étoile. Quels types d'étoiles? Encore une fois, ce n'est pas toujours clair. Un écoulement bipolaire peut se produire avec des protostars où un jet dense et concentré produit un front de choc supersonique. Les jeunes étoiles plus évoluées, telles que les types T-Tauri, produisent également des chocs d'arc visibles aux longueurs d'onde optiques que nous appelons objets Herbig-Haro. Les étoiles évoluées produisent des vents à symétrie sphérique (appelés vents post-AGB) qui sont concentrés dans des cônes et deviennent finalement des structures de nébuleuses planétaires classiques. Il y a même des spéculations selon lesquelles ces débits pourraient avoir un impact avec la poussière interstellaire entourant les restes d'étoiles ou de supernova. Mais… qu'est-ce qui cause exactement ces belles structures que nous voyons à l'intérieur?
Selon C.R. O’Dell: «Cette progression commence avec des structures tangentielles sombres ne montrant aucun alignement avec l’étoile centrale et un emplacement près du front d’ionisation principal. A la fin de la progression dans les plus grandes nébuleuses, les nœuds sont localisés sur une grande partie de la zone ionisée, où ils sont photoionisés du côté tourné vers l'étoile centrale et accompagnés de longues queues bien alignées radialement. Cette modification des caractéristiques est ce à quoi on pourrait s'attendre si les nœuds se formaient près ou à l'extérieur du front d'ionisation principal, obtenant des densités suffisamment élevées pour conduire à ce qu'ils ne soient que partiellement ionisés car ils sont entièrement éclairés par le champ de rayonnement du continuum Lyman (Lyc). Leurs vitesses d'expansion doivent être inférieures à celles du corps principal de la coque nébuleuse. Leurs formes sont altérées par l'exposition au champ de rayonnement de l'étoile, bien qu'il ne soit pas clair du rôle relatif de la pression de rayonnement agissant sur la composante de poussière vis-à-vis de l'ombrage par ionisation. »
Cependant, il y a quelque chose d'un peu inhabituel dans IC 4406, n'est-ce pas? C'est vrai. Il contient une étoile Wolf-Rayet. Issu des types O, ces beautés massives et extrêmement lumineuses ont de forts vents stellaires et sont bien connues pour jaillir de leurs couches externes riches en H non traitées. Les vents denses et à haute vitesse se déchirent ensuite sur la photosphère stellaire surchauffée, libérant un rayonnement ultraviolet qui à son tour provoque une fluorescence dans la région du vent formant des lignes. La plupart continuent de devenir des supernovae de type Ib ou Ic, et très peu (seulement 10%) deviennent les étoiles centrales des nébuleuses planétaires. Les beaux motifs que nous voyons dans IC 4406 sont-ils donc le début ou la fin? Dit C.R. O’Dell:
«Nous trouvons des nœuds dans tous les objets, arguant que les nœuds sont communs, simplement pas toujours observés à cause de la distance. Les nœuds semblent se former au début du cycle de vie de la nébuleuse, probablement formés par un mécanisme d’instabilité opérant au niveau du front d’ionisation de la nébuleuse. Lorsque le front passe à travers les nœuds, ils sont exposés au champ de rayonnement photo-ionisant de l'étoile centrale, ce qui entraîne une modification de leur apparence. Cela expliquerait alors comme évolution la différence d'apparence comme les filaments de dentelle que l'on ne voit qu'en extinction dans IC 4406 ... Les modèles théoriques n'ont pris en compte que des instabilités symétriques, mais rien ne semble empêcher la formation de concentrations allongées comme on le voit dans IC 4406. "
En attendant, beaucoup d'entre vous reconnaîtront ces filaments dans ce planétaire par son nom le plus commun - la «nébuleuse de la rétine» - le troisième à avoir cartographié sa distribution spatiale des émissions de H2 et de CO pour prouver que la densité équatoriale est causée par la haute - sortie de vitesse de l'étoile progénitrice AGB - et peut-être que le scintillement dans son œil pourrait avoir le début ou la fin de ce qui aurait pu être des systèmes planétaires. Dit R. Sahai: "Il est suggéré que les tores équatoriaux observés ou déduits dans IC 4406 résultent de disques" nés de nouveau "formés par la destruction de systèmes planétaires à la fin de la phase évolutive AGB."
Ces filaments sont-ils façonnés par des champs magnétiques? Le travail de Hanna Dahlgren ouvre des idées très intéressantes: «Nous proposons une théorie où les champs magnétiques contrôlent la sculpture et l'évolution des filaments à petite échelle. Cette théorie montre comment les sous-structures peuvent former des cordes de flux magnétisées qui sont torsadées les unes aux autres, sous la forme de doubles hélices. Des structures similaires, et avec une origine similaire, se trouvent dans de nombreux autres environnements astrophysiques. " Et survivront-ils? Dit C.R. O’Dell:
«Ce que l'avenir réserve aux nœuds de PN est très important parce que quel que soit le mécanisme qui les produit, une partie substantielle de la masse est bloquée dans les nœuds moléculaires et ces nœuds s'échappent du champ gravitationnel de l'étoile centrale (Meaburn et al. 1998). Le processus de photoionisation signifie qu'il y aura photoévaporation du matériau des nœuds. La situation ressemblera beaucoup aux proplyds de la nébuleuse d'Orion, où le noyau moléculaire interne est chauffé par des photons de moins de 13,6 eV, provoquant un flux lent de gaz loin du noyau. Lorsque ce gaz atteint le front d'ionisation des nœuds, il est photoionisé et chauffé, puis il est rapidement accéléré à une vitesse d'environ 10 km s. L'échelle de temps d'évaporation estimée pour les nœuds se déplaçant vers l'extérieur est de plusieurs milliers d'années. Beaucoup ou la plupart d'entre eux survivront donc à la phase lumineuse chaude proche de l'étoile et seront éjectés dans le milieu interstellaire environnant. »
Comme un autre scintillement dans les yeux du Loup…
Un grand merci à JP Metsavainio de Northern Galactic pour sa magie avec les images du télescope spatial Hubble et pour nous avoir permis ce regard incroyable à l'intérieur d'un autre mystère de l'espace.
