Lorsque les astronomes ont vu pour la première fois les images impressionnantes de la nébuleuse South Rim prises par le télescope spatial James Webb, ils savaient qu’ils devraient repenser ce qu’ils pensaient savoir sur cet objet banal.
La nébuleuse South Rim, située à environ 2 000 années-lumière de la Terre dans la constellation Parus visible dans le ciel austral, a été l’une des premières cibles scientifiques du télescope spatial James Webb, et le portrait faisait partie des images connues pour avoir été montrées à le monde en juillet. La nébuleuse, également connue sous le nom de NGC 3132, a déjà été photographiée par le télescope spatial Hubble, le prédécesseur de Webb. Mais les photographies de Hubble, bien que stupéfiantes, n’ont pas réussi à transmettre toute la vérité sur ce nuage de poussière, qui a été créé par l’explosion d’une étoile mourante de la taille du soleil il y a à peine 2 500 ans.
« La nébuleuse de la rive sud n’a jamais été considérée comme trop remarquable », a déclaré à Space.com Orsola De Marco, astrophysicienne à l’Université Macquarie en Australie et auteur principal du nouveau document d’imagerie Webb. « La nébuleuse était connue pour avoir une coquille élargie et pour accueillir deux étoiles visibles en orbite l’une autour de l’autre. »
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La nébuleuse South Rim est une nébuleuse dite planétaire, qui, malgré son nom, n’a rien à voir avec les planètes, mais est le produit d’une implosion de géante rouge. Lorsqu’une étoile légèrement plus grande que le Soleil manque d’hydrogène en son cœur, elle se transforme en une géante rouge qui peut être des centaines de fois plus large que l’étoile d’origine. Finalement, la géante rouge perd ses couches externes (qui forment alors une nébuleuse) et se rétrécit en un reste de refroidissement appelé naine blanche.
Dans les images de Hubble, les couches éjectées forment un nuage annulaire assez lisse, tandis que la naine blanche peut être vue comme un petit point de lumière au centre de l’anneau, éclipsé par une étoile compagne beaucoup plus brillante et toujours pleinement vivante. environ 1300 distances entre le soleil et la terre.
Webb a présenté une vue plus complexe de la nébuleuse. Le télescope du siècle a photographié le nuage à l’aide de deux de ses instruments : la caméra infrarouge proche (NIRCam), qui voit des objets plus chauds comme les étoiles, et l’instrument infrarouge moyen (MIRI), qui est un champion de la détection de poussière.
C’est le point de vue de MIRI qui a immédiatement suscité l’intérêt des astronomes. Au lieu d’une grande et d’une petite étoile connues du point de vue de Hubble, deux étoiles de même taille sont apparues. Et curieusement, l’étoile que les astronomes connaissaient comme une naine blanche est soudainement devenue rouge.
« Les naines blanches sont chaudes, elles ne brillent pas à cette longueur d’onde », a déclaré De Marco. « Alors, on s’est tout de suite rendu compte qu’il devait y avoir beaucoup de poussière froide autour de la naine blanche, il y a un disque de poussière froide. »
Une image de la nébuleuse South Rim prise par l’instrument MIRI du télescope spatial James Webb montre que l’une des étoiles centrales a une étrange couleur rouge. (Crédit image : NASA/ESA/CSA/STSCI)
Immédiatement, les astronomes se sont demandé comment le disque de poussière était apparu. De tels disques sont généralement composés du matériau d’une étoile plus petite en orbite autour d’une étoile plus massive dont la gravité interfère avec le compagnon. Mais le compagnon brillant connu de la naine blanche au centre de la nébuleuse de la rive sud était trop éloigné pour être affecté par la naine blanche. La seule conclusion plausible, selon De Marco, est qu’une autre petite étoile invisible orbite beaucoup plus près de la naine blanche, crachant de la poussière. Le système de deux étoiles est soudainement devenu un système de trois.
Mais les surprises ne se sont pas arrêtées là.
Sous le regard pénétrant de Webb, la surface relativement lisse du nuage annulaire vue par Hubble s’est transformée en une masse de courants tourbillonnants et de filaments de poussière. Une caractéristique en particulier a attiré l’attention des astronomes : des couches concentriques s’étendant vers l’extérieur jusqu’aux bords de l’anneau, comme des ondulations dans un étang. Les astronomes ont déjà vu de telles coquilles concentriques, y compris dans les images de Webb de la nébuleuse entourant l’étoile géante connue sous le nom de WR140.
Une image NIRCam de la nébuleuse South Rim montre des ondulations concentriques dans le nuage annulaire. (Crédit image : NASA/ESA/CSA/STScI)
« Il existe de nombreuses nébuleuses avec des arcs comme celui-ci », a déclaré De Marco. « Beaucoup de travail a été fait sur la modélisation où [the arches] vient de la source, et le seul modèle réussi est que vous avez un satellite en orbite, et lorsque l’étoile éjecte la nébuleuse, la nébuleuse passe devant le satellite en orbite, qui agit comme un arroseur et crée une spirale qui se développe dans l’expansion nébuleuse.
En mesurant la distance entre les anneaux concentriques, les astronomes peuvent en apprendre beaucoup sur l’étoile compagne qui a créé les structures, a ajouté De Marco, y compris la distance à la naine blanche dont la coquille éjectée a créé la nébuleuse. Le calcul de distance suppose qu’aucun des deux satellites visibles et responsables du disque poussiéreux n’a pu provoquer les ondulations. Une troisième étoile a été ajoutée au système, quelque part entre les deux.
La vue du télescope spatial Hubble sur la nébuleuse South Rim était beaucoup moins spectaculaire. (Crédit image : NASA)
Une nébuleuse banale qui ne dérangeait personne est soudainement devenue beaucoup plus intéressante. Et ce n’est pas fini : d’autres études sur la forme de la nébuleuse ont même montré qu’une cinquième étoile pourrait se cacher dans un disque poussiéreux à côté de la naine blanche.
« Nous pensons que tout ce gaz et cette poussière que nous voyons partout [in the Southern Ring Nebula] doit provenir de cette étoile, mais les étoiles compagnes la projettent dans des directions très spécifiques », a déclaré Joel Kastner, astronome au Rochester Institute of Technology de New York et l’un des co-auteurs de l’étude. (s’ouvrira dans un nouvel onglet).
La découverte inattendue d’étoiles cachées montre à quel point Webb est puissant pour percer les secrets de notre univers.
L’étude est décrite dans l’article (s’ouvrira dans un nouvel onglet) publié jeudi 8 décembre dans la revue Nature Astronomy.
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Grand fan de mangas et d’animes, je n’aime bien écrire qu’à propos de ses sujets, c’est pour ca que j’écris pour 5 minutes d’actus. Au quotidien de décortique, donne mes avis sur les différents épisodes et chapitres des mangas que j’aime lire.
