Les échos lumineux ont été détectés dans des images en lumière visible obtenues depuis 2003 avec des télescopes de taille moyenne à l'Observatoire interaméricain de Cerro Tololo au Chili. En utilisant de plus grands télescopes à l'Observatoire Magellan et à l'Observatoire Gemini Sud, tous deux également situés au Chili, l'équipe a ensuite utilisé la spectroscopie pour disséquer la lumière, leur permettant de mesurer les vitesses d'expansion de l'éjecta. Ils ont enregistré du matériel à plus de 20 millions de miles par heure (assez rapide pour voyager de la Terre à Pluton en quelques jours).

Les observations offrent de nouveaux indices sur le mystère entourant la convulsion titanesque qui, à l'époque, a fait d'Eta Carinae la deuxième étoile nocturne la plus brillante vue dans le ciel depuis la Terre entre 1837 et 1858. Les données indiquent comment elle est peut-être devenue l'étoile la plus lumineuse et la plus massive de la Voie lactée.

"Nous voyons ces vitesses très élevées dans une étoile qui semble avoir eu une puissante explosion, mais d'une manière ou d'une autre l'étoile a survécu, " Smith a expliqué. " La façon la plus simple de le faire est d'utiliser une onde de choc qui sort de l'étoile et accélère la matière à des vitesses très élevées. "

Les étoiles massives rencontrent normalement leur disparition finale lors d'événements provoqués par des chocs lorsque leurs noyaux s'effondrent pour former une étoile à neutrons ou un trou noir. Les astronomes voient ce phénomène dans les explosions de supernova où l'étoile est effacée. Alors, comment faire exploser une étoile avec un événement provoqué par un choc, mais cela ne suffit-il pas pour se faire exploser complètement ? Un événement violent a dû déverser juste la bonne quantité d'énergie sur l'étoile, l'amenant à éjecter ses couches externes. Mais l'énergie n'a pas suffi à anéantir complètement l'étoile.

Une possibilité pour un tel événement est une fusion entre deux étoiles, mais il a été difficile de trouver un scénario qui pourrait fonctionner et correspondre à toutes les données sur Eta Carinae.

Les chercheurs suggèrent que le moyen le plus simple d'expliquer un large éventail de faits observés entourant l'éruption consiste à utiliser une interaction de trois étoiles, où les objets échangent de la masse.

Si c'est le cas, alors le système binaire résiduel actuel doit avoir commencé comme un système triple. "La raison pour laquelle nous suggérons que les membres d'un triple système fou interagissent les uns avec les autres est que c'est la meilleure explication de la façon dont le compagnon actuel a rapidement perdu ses couches externes avant son frère plus massif, " dit Smith.

Dans le scénario proposé par l'équipe, deux grosses étoiles sont en orbite rapprochée et un troisième compagnon est en orbite plus loin. Lorsque la plus massive des étoiles binaires proches approche de la fin de sa vie, il commence à se développer et déverse la majeure partie de son matériel sur son frère légèrement plus petit.

Le frère a maintenant grossi jusqu'à environ 100 fois la masse de notre Soleil et est extrêmement brillant. L'étoile donatrice, maintenant seulement environ 30 masses solaires, a été dépouillé de ses couches d'hydrogène, exposant son noyau d'hélium chaud.

Les étoiles à cœur d'hélium chaud sont connues pour représenter un stade avancé d'évolution dans la vie des étoiles massives. "De l'évolution stellaire, il y a une compréhension assez ferme que les étoiles plus massives vivent leur vie plus rapidement et les étoiles moins massives ont une durée de vie plus longue, " Rest a expliqué. " Donc, la star de la compagne semble être plus avancée dans son évolution, même si c'est maintenant une étoile beaucoup moins massive que celle sur laquelle elle orbite. Cela n'a pas de sens sans transfert de masse."

Le transfert de masse modifie l'équilibre gravitationnel du système, et l'étoile à noyau d'hélium s'éloigne de son frère monstre. L'étoile voyage si loin qu'elle interagit gravitationnellement avec la troisième étoile la plus à l'extérieur, en le frappant vers l'intérieur. Après avoir effectué quelques passes rapprochées, la star fusionne avec son partenaire poids lourd, produisant un écoulement de matière.

Dans les premières étapes de la fusion, l'éjecta est dense et s'étend relativement lentement à mesure que les deux étoiles se rapprochent de plus en plus. Plus tard, un événement explosif se produit lorsque les deux étoiles intérieures se rejoignent enfin, le soufflage des matériaux se déplace 100 fois plus vite. Ce matériau finit par rattraper l'éjecta lent et s'y enfonce comme un chasse-neige, chauffer le matériau et le faire briller. Ce matériau incandescent est la source lumineuse de la principale éruption historique vue par les astronomes il y a un siècle et demi.

Pendant ce temps, la plus petite étoile à noyau d'hélium s'installe sur une orbite elliptique, traversant les couches externes de l'étoile géante tous les 5,5 ans. Cette interaction génère des ondes de choc émettant des rayons X.

Une meilleure compréhension de la physique de l'éruption d'Eta Carinae pourrait aider à faire la lumière sur les interactions complexes des étoiles binaires et multiples, qui sont essentiels pour comprendre l'évolution et la mort des étoiles massives.

Le système Eta Carinae réside 7, 500 années-lumière à l'intérieur de la nébuleuse Carina, une vaste région de formation d'étoiles vue dans le ciel austral.

L'équipe a publié ses conclusions dans deux articles, qui apparaissent en ligne le 2 août dans The Avis mensuels de la Royal Astronomical Society .