Rayons X composites et sources radio. Crédit :Centre de radiologie Chandra
Un instantané du cycle de vie stellaire a été capturé dans un nouveau portrait de l'observatoire à rayons X Chandra de la NASA et du réseau submillimétrique (SMA) du Smithsonian. Un nuage qui donne naissance à des étoiles a été observé pour refléter les rayons X de Cygnus X-3, une source de rayons X produite par un système où une étoile massive est lentement mangée par son compagnon trou noir ou étoile à neutrons. Cette découverte offre une nouvelle façon d'étudier la formation des étoiles.
En 2003, les astronomes ont utilisé la vision à rayons X haute résolution de Chandra pour trouver une mystérieuse source d'émission de rayons X située très près de Cygnus X-3. La séparation de ces deux sources sur le ciel équivaut à la largeur d'un sou à une distance de 830 pieds. En 2013, les astronomes ont rapporté que la nouvelle source est un nuage de gaz et de poussière.
En termes astronomiques, ce nuage est plutôt petit – environ 0,7 années-lumière de diamètre. Les astronomes ont réalisé que ce nuage agissait comme un miroir, reflétant une partie des rayons X générés par Cygnus X-3 vers la Terre.
"Nous avons surnommé cet objet le 'Petit Ami' parce que c'est une faible source de rayons X à côté d'une source très lumineuse qui a montré des variations de rayons X similaires, " a déclaré Michael McCollough du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) à Cambridge, Massachusetts, qui a dirigé l'étude la plus récente de ce système.
Les observations de Chandra rapportées en 2013 suggéraient que le Petit Ami avait une masse entre deux et 24 fois celle du Soleil. Cela suggérait que le nuage était un "globule de Bok, " un petit nuage dense où peuvent naître des étoiles naissantes. Cependant, plus de preuves étaient nécessaires.
Sources de rayons X. Crédit :Centre de radiologie Chandra
Pour déterminer la nature du Petit Ami, les astronomes ont utilisé le SMA, une série de huit antennes paraboliques au sommet du Mauna Kea à Hawaï. Le SMA a trouvé des molécules de monoxyde de carbone, un indice important que le Petit Ami est bien un globule Bok. Aussi, les données SMA révèlent la présence d'un jet ou d'un écoulement au sein du Little Friend, une indication qu'une étoile a commencé à se former à l'intérieur.
"Typiquement, les astronomes étudient les globules de Bok en regardant la lumière visible qu'ils bloquent ou l'émission radio qu'ils produisent, " a déclaré la co-auteur Lia Corrales du Massachusetts Institute of Technology à Cambridge, Messe. "Avec le Petit Ami, nous pouvons examiner ce cocon interstellaire d'une nouvelle manière à l'aide de rayons X - la première fois que nous avons pu le faire avec un globule de Bok."
A une distance estimée à près de 20, 000 années-lumière de la Terre, le Petit Ami est aussi le globule Bok le plus éloigné jamais vu.
Les propriétés du Cygnus X-3 et sa proximité avec le Petit Ami donnent aussi l'occasion de faire une mesure de distance précise, ce qui est souvent très difficile en astronomie. Depuis le début des années 1970, les astronomes ont observé une variation régulière de 4,8 heures dans les rayons X de Cygnus X-3. Le petit ami, agissant comme un miroir à rayons X, montre la même variation, mais légèrement retardé car le chemin emprunté par les rayons X réfléchis est plus long qu'une ligne droite du Cygnus X-3 à la Terre.
En mesurant le temps de retard dans la variation périodique entre Cygnus X-3 et le Petit Ami, les astronomes ont pu calculer la distance de la Terre à Cygnus X-3 d'environ 24, 000 années-lumière.
Sources de longueur d'onde radio. Crédit :Centre de radiologie Chandra
Parce que Cygnus X-3 contient un énorme, étoile éphémère, les scientifiques pensent qu'il doit provenir d'une région de la Galaxie où des étoiles sont encore susceptibles de se former. Ces régions ne se trouvent que dans les bras spiraux de la Voie lactée. Cependant, Cygnus X-3 est situé à l'extérieur de l'un des bras spiraux de la Voie lactée.
"À certains égards, c'est une surprise que nous trouvions Cygnus X-3 là où nous le faisons, " a déclaré le co-auteur Michael Dunham de CfA et de l'Université d'État de New York à Fredonia. "Nous avons réalisé que quelque chose d'assez inhabituel devait se produire au cours de ses premières années pour l'envoyer dans une course folle."
Les chercheurs suggèrent que l'explosion de la supernova qui a formé le trou noir ou l'étoile à neutrons dans Cygnus X-3 a éloigné le système binaire de son lieu de naissance d'origine. En supposant que Cygnus X-3 et le Petit Ami se soient formés l'un près de l'autre, ils estiment que Cygnus X-3 a dû être projeté à des vitesses comprises entre 400, 000 et 2 millions de miles par heure.
Un article décrivant ces résultats est paru dans un récent numéro de The Lettres de revues astrophysiques et est disponible en ligne.
