Une équipe internationale d'astronomes a imagé le système stellaire Eta Carinae dans les moindres détails. Eta Carinae est un système binaire colossal composé de deux étoiles massives en orbite l'une autour de l'autre. On en trouve près de 8, 000 années-lumière de la Terre dans la nébuleuse de la Carène, une région de formation d'étoiles géante dans le bras Carina-Sagittaire de la Voie lactée.

Les images ont permis aux astronomes d'observer de nouvelles structures inattendues dans le système binaire, y compris une région entre les deux étoiles dans laquelle des vents stellaires extrêmement rapides entrent en collision.

"Avec ces observations, nous avons pu cartographier la zone dans laquelle les deux vents stellaires entrent en collision et nous assurer de bien comprendre les paramètres de base du système binaire, " a déclaré Augusto Damineli, Professeur ordinaire à l'Institut d'astronomie de l'Université de São Paulo, Géophysique et sciences atmosphériques (IAG-USP) au Brésil.

Damineli étudie des phénomènes mystérieux impliquant Eta Carinae depuis plus de 20 ans avec le soutien de la FAPESP et est l'un des trois auteurs brésiliens de l'article publié par Astronomie &Astrophysique .

Les deux autres sont Mairan Macedo Teodoro, chercheur au Goddard Space Flight Center de la NASA, et José Henrique Groh de Castro Moura, professeur au Trinity College Dublin en Irlande.

Selon les chercheurs, la paire binaire Eta Carinae est si massive et brillante que le rayonnement qu'elle produit arrache les atomes de leur surface et les projette dans l'espace. Cette expulsion de matière atomique est appelée vent stellaire.

Les vents déchaînés d'Eta Carinae sont beaucoup plus rapides et plus denses que le vent solaire provenant de notre propre Soleil. Ils entrent en collision violemment dans la zone entre les deux étoiles à des vitesses pouvant atteindre 10 millions de km/h.

L'effet combiné des deux vents stellaires lorsqu'ils se heurtent à des vitesses extrêmes est de créer des températures de millions de degrés et des déluges intenses de rayons X.

La zone centrale où les vents déchaînés entrent en collision est si relativement petite que les télescopes dans l'espace et au sol n'ont pas été en mesure de les imager en détail - jusqu'à présent.

Utilisant une nouvelle technique d'imagerie avancée appelée interférométrie à longue base infrarouge, qui combine des faisceaux lumineux collectés à partir d'un même objet astronomique par plusieurs télescopes pour l'analyser en détail, les chercheurs ont pu observer pour la première fois la zone de collision turbulente.

Ils l'ont fait avec le recombineur astronomique multifaisceaux connu sous le nom d'AMBER, un instrument actuellement installé sur l'interféromètre du Very Large Telescope (VLTI) à l'installation Paranal de l'Observatoire européen austral dans le désert d'Atacama au Chili.

Ils ont utilisé trois des quatre télescopes auxiliaires du VLT, chacun d'un diamètre de 1,8 m et monté sur des rails de manière à pouvoir se déplacer jusqu'à 200 m l'un de l'autre.

La netteté de l'image augmente avec la séparation du télescope, les astronomes ont ainsi pu décupler le pouvoir de résolution par rapport à l'un des principaux télescopes du réseau VLT, délivrer pour la première fois des images directes 50, 000 fois plus fine que la vision humaine à la fois du vent qui tourbillonne autour de l'étoile primaire d'Eta Carinae et de la zone de collision du vent entre les deux étoiles.

En utilisant l'effet Doppler, qui permet aux astronomes de calculer précisément à quelle vitesse les étoiles et autres objets astronomiques se rapprochent ou s'éloignent de la Terre, ils ont obtenu des images des vents stellaires à différentes vitesses, mesurer les vitesses et les densités pour les comparer avec un modèle informatique de la collision.

"Les images que nous avons obtenues via l'effet Doppler montrent les vents stellaires entrant en collision à différentes vitesses, " a déclaré Damineli. "Nous avons donc pu les utiliser pour reconstruire la forme des parois de la cavité formée par l'onde de choc de collision depuis son sommet jusqu'aux régions les plus éloignées."

Les chercheurs ont également observé dans les images une structure inattendue en forme d'éventail où le vent déchaîné du plus petit, l'étoile la plus chaude s'écrase dans le vent le plus dense de la plus grande de la paire.

Le vent de l'étoile secondaire est moins dense mais beaucoup plus violent que le vent de l'étoile primaire, atteindre des vitesses de 3, 000 km par seconde, ils ont estimé.

Sur la base de ces vitesses de vent stellaires, ils espèrent être en mesure de créer des modèles informatiques plus précis de la structure interne d'Eta Carinae et d'améliorer leur compréhension de la façon dont les étoiles extrêmement massives perdent de la masse à mesure qu'elles évoluent.

"Parce que la lumière de l'étoile secondaire est 200 à 300 fois plus faible que la lumière de l'étoile primaire, nous ne pouvions pas le voir directement avec AMBER, " a déclaré Damineli. " Nous devrions pouvoir le faire avec GRAVITY, un nouvel instrument VLTI qui devrait bientôt être mis en service."

GRAVITY est un instrument interférométrique fonctionnant dans la bande K et combinant quatre faisceaux de télescope. Sa résolution plus élevée permettra aux astronomes d'obtenir des images interférométriques d'objets astronomiques avec une précision encore plus grande et sur une plus large gamme de longueurs d'onde.

Selon Damineli, ils pourraient réussir à suivre l'étoile secondaire d'Eta Carinae d'un point à un autre le long de son orbite de 5,5 ans et à tracer son ellipse.

« Quand nous aurons fait cela, nous pourrons enfin « peser » l'étoile secondaire. La masse est le paramètre le plus fondamental d'une étoile, " il a dit.