Imaginez voyager sur la Lune en seulement 20 secondes ! C'est à quelle vitesse le matériau d'une éruption stellaire vieille de 170 ans s'est éloigné de l'instable, éruptif, et l'étoile extrêmement massive Eta Carinae.

Les astronomes concluent qu'il s'agit du gaz rejeté le plus rapidement jamais mesuré à partir d'une explosion stellaire qui n'a pas entraîné l'annihilation complète de l'étoile.

L'explosion, de l'étoile la plus lumineuse connue dans notre galaxie, libéré presque autant d'énergie qu'une explosion de supernova typique qui aurait laissé un cadavre stellaire. Cependant, dans ce cas, un système à double étoile est resté et a joué un rôle essentiel dans les circonstances qui ont conduit à l'explosion colossale.

Au cours des sept dernières années, une équipe d'astronomes dirigée par Nathan Smith, de l'Université de l'Arizona, et Armin Rest, du Space Telescope Science Institute, déterminé l'étendue de cette explosion stellaire extrême en observant les échos lumineux d'Eta Carinae et de ses environs.

Les échos lumineux se produisent lorsque la lumière provenant de brillants, des événements de courte durée se reflètent sur des nuages ​​de poussière, qui agissent comme des miroirs lointains redirigeant la lumière dans notre direction. Comme un écho audio, le signal arrivant de la lumière réfléchie a un retard après l'événement d'origine en raison de la vitesse finie de la lumière. Dans le cas d'Eta Carinae, l'événement brillant a été une éruption majeure de l'étoile qui a expulsé une énorme quantité de masse au milieu des années 1800 au cours de ce que l'on appelle la "grande éruption". Le signal retardé de ces échos lumineux a permis aux astronomes de décoder la lumière de l'éruption avec des télescopes et des instruments astronomiques modernes, même si l'éruption originale a été vue depuis la Terre au milieu du XIXe siècle. C'était une époque avant l'invention des outils modernes comme le spectrographe astronomique.

"Un écho léger est la meilleure chose à faire pour voyager dans le temps, " dit Smith. " C'est pourquoi les échos lumineux sont si beaux. Ils nous donnent une chance de percer les mystères d'une éruption stellaire rare qui a eu lieu il y a 170 ans, mais en utilisant nos télescopes et caméras modernes. Nous pouvons également comparer ces informations sur l'événement lui-même avec la nébuleuse résiduelle vieille de 170 ans qui a été éjectée. C'était une explosion stellaire géante d'une étoile monstre très rare, ce qui ne s'est pas produit depuis dans notre galaxie de la Voie lactée."

La Grande Éruption a temporairement promu Eta Carinae au rang de deuxième étoile la plus brillante visible dans notre ciel nocturne, surpassant largement la production d'énergie de toutes les autres étoiles de la Voie lactée, après quoi l'étoile a disparu de la visibilité à l'œil nu. L'explosion a expulsé de la matière (environ 10 fois plus que la masse de notre Soleil) qui a également formé le nuage de gaz brillant et brillant connu sous le nom d'Homonculus. Ce vestige en forme d'haltère est visible autour de l'étoile depuis une vaste région de formation d'étoiles. Le vestige éruptif peut même être vu dans de petits télescopes amateurs de l'hémisphère sud de la Terre et des régions équatoriales, mais est mieux vu dans les images obtenues avec le télescope spatial Hubble.

L'équipe a utilisé des instruments sur le télescope Gemini South de 8 mètres, Télescope Blanco de 4 mètres de l'Observatoire interaméricain Cerro Tololo, et le télescope Magellan de l'observatoire de Las Campanas pour décoder la lumière de ces échos lumineux et comprendre les vitesses d'expansion de l'explosion historique. "La spectroscopie Gemini a permis de cerner les vitesses sans précédent que nous avons observées dans ce gaz, qui a pointé entre environ 10, 000 à 20, 000 kilomètres par seconde, " selon Rest. L'équipe de recherche, Observatoire des Gémeaux, et le télescope Blanco sont tous soutenus par la National Science Foundation (NSF) des États-Unis.

"Nous voyons ces vitesses très élevées tout le temps dans les explosions de supernova où l'étoile est effacée." Remarques de Smith. Cependant, dans ce cas, l'étoile a survécu, et expliquer cela a conduit les chercheurs dans un nouveau territoire. "Quelque chose a dû déverser beaucoup d'énergie dans l'étoile en peu de temps, " a déclaré Smith. Le matériau expulsé par Eta Carinae voyage jusqu'à 20 fois plus vite que prévu pour les vents typiques d'une étoile massive, donc, selon Smith et ses collaborateurs, le recours à l'aide de deux stars partenaires pourrait expliquer l'extrême exode.

Les chercheurs suggèrent que le moyen le plus simple d'expliquer simultanément un large éventail de faits observés concernant l'éruption et le système stellaire résiduel vu aujourd'hui est d'utiliser une interaction de trois étoiles, y compris un événement dramatique où deux des trois étoiles ont fusionné en une seule étoile monstre. Si c'est le cas, alors le système binaire actuel doit avoir commencé comme système triple, avec l'une de ces deux étoiles étant celle qui a avalé son frère.

"Comprendre la dynamique et l'environnement autour des plus grandes étoiles de notre galaxie est l'un des domaines les plus difficiles de l'astronomie, " a déclaré Richard Green, Directeur de la division des sciences astronomiques de la NSF, la principale agence de financement pour Gemini. "Les étoiles très massives ont une vie courte comparée à des étoiles comme notre Soleil, mais néanmoins en attraper un dans l'acte d'une étape évolutive majeure est statistiquement improbable. C'est pourquoi un cas comme Eta Carinae est si critique, et pourquoi la NSF soutient ce type de recherche."

Chris Smith, Chef de mission à l'observatoire AURA au Chili et également membre de l'équipe de recherche ajoute une perspective historique. "Je suis ravi que nous puissions voir des échos lumineux provenant d'un événement que John Herschel a observé au milieu du 19ème siècle depuis l'Afrique du Sud, " dit-il. " Maintenant, plus de 150 ans plus tard, nous pouvons regarder en arrière, grâce à ces échos lumineux, et dévoiler les secrets de cette supernova en herbe en utilisant l'instrumentation moderne sur Gemini pour analyser la lumière d'une manière que Hershel n'aurait même pas pu imaginer !"

Eta Carinae est un type d'étoile instable connu sous le nom de Luminous Blue Variable (LBV), situé à environ 7, 500 années-lumière de la Terre dans une jeune étoile formant une nébuleuse trouvée dans la constellation australe de Carinae. L'étoile est l'une des plus brillantes intrinsèquement de notre galaxie et brille environ cinq millions de fois plus que notre Soleil avec une masse environ cent fois plus grande. Des étoiles comme Eta Carinae ont les taux de perte de masse les plus élevés avant de subir des explosions de supernova, mais la quantité de masse expulsée lors de la grande éruption d'Eta Carinae au 19ème siècle dépasse toutes les autres connues.

Eta Carinae subira probablement une véritable explosion de supernova dans le prochain demi-million d'années au plus, mais peut-être beaucoup plus tôt. Certains types de supernovae ont connu des explosions éruptives comme celle d'Eta Carinae seulement quelques années ou décennies avant leur explosion finale, ainsi certains astronomes pensent qu'Eta Carinae pourrait exploser le plus tôt possible.

Les observations Gemini ont utilisé le spectrographe multi-objets Gemini sur le télescope Gemini South au Chili et ont utilisé une technique puissante appelée Nod and Shuffle qui permet des mesures spectroscopiques considérablement améliorées de sources extrêmement faibles en réduisant les effets de contamination du ciel nocturne. Les nouveaux résultats sont présentés dans deux articles acceptés pour publication dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society .