Une équipe internationale d'astronomes a découvert deux étoiles dans une paire binaire qui effectuent une orbite l'une autour de l'autre en un peu plus de trois heures, résidant dans la nébuleuse planétaire M3-1. Remarquablement, les étoiles pourraient provoquer une explosion de nova, un événement tout à fait inattendu basé sur notre compréhension actuelle de l'évolution des étoiles binaires. L'équipe, dirigé par David Jones de l'Instituto Astrofisica de Canarias et de l'Universidad de La Laguna, rendre compte de leurs conclusions dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society :lettres .

Les nébuleuses planétaires sont les coquilles incandescentes de gaz et de poussière formées à partir des couches externes d'étoiles comme notre propre Soleil, qu'ils rejettent au cours des dernières étapes de leur évolution. Dans de nombreux cas, l'interaction avec une étoile compagne voisine joue un rôle important dans l'éjection de ce matériau et la formation des structures élaborées observées dans les nébuleuses planétaires résultantes.

La nébuleuse planétaire M3-1 est située dans la constellation de Canis Major, à une distance d'environ 14, 000 années-lumière. M3-1 était un candidat ferme pour héberger une étoile centrale binaire, car sa structure avec des jets et des filaments proéminents est typique de ces interactions d'étoiles binaires.

À l'aide des télescopes de l'Observatoire européen austral (ESO) au Chili, L'équipe de Jones a examiné M3-1 sur une période de plusieurs années. Dans le processus, ils ont découvert et étudié les étoiles binaires au centre de la nébuleuse.

"Nous savions que M3-1 devait héberger une étoile binaire, nous avons donc entrepris d'acquérir les observations nécessaires pour le prouver et pour relier les propriétés de la nébuleuse à l'évolution de l'étoile ou des étoiles qui l'ont formée », explique Brent Miszalski, chercheur au Grand télescope d'Afrique australe, et co-auteur de l'étude.

Les deux étoiles sont si proches l'une de l'autre qu'elles ne peuvent pas être résolues depuis le sol, ainsi, au lieu de cela, la présence de la deuxième étoile est déduite de la variation de leur luminosité combinée observée - le plus évidemment par des éclipses périodiques d'une étoile par l'autre qui produisent des baisses marquées de la luminosité.

"Quand nous avons commencé les observations, on a tout de suite compris que le système était binaire" explique Henri Boffin, chercheur à l'Observatoire européen austral en Allemagne. "Nous avons vu que l'étoile apparemment unique au centre de la nébuleuse changeait rapidement de luminosité, et nous savions que cela devait être dû à la présence d'une étoile compagne."

L'équipe a découvert que l'étoile centrale de la nébuleuse planétaire M3-1 possède l'une des étoiles centrales binaires à période orbitale la plus courte connue à ce jour, à un peu plus de trois heures. Les observations de l'ESO montrent également que les deux étoiles – très probablement une naine blanche avec un compagnon de séquence principale de faible masse – se touchent presque.

Par conséquent, la paire est susceptible de subir une éruption dite nova, le résultat du transfert de matière d'une étoile à l'autre. Lorsque celui-ci atteint une masse critique, une violente explosion thermonucléaire se produit et le système augmente temporairement de luminosité jusqu'à un million de fois.

"Après les différentes campagnes d'observation au Chili, nous avions suffisamment de données pour commencer à comprendre les propriétés des deux étoiles - leurs masses, les températures et les rayons", explique Paulina Sowicka, un doctorat étudiant au Centre d'Astronomie Nicolas Copernic en Pologne. "C'était une vraie surprise que les deux étoiles soient si proches et si grandes qu'elles se touchent presque. Une explosion de nova pourrait avoir lieu dans quelques milliers d'années."

La théorie suggère que les étoiles binaires devraient être bien séparées après la formation d'une nébuleuse planétaire. Cela devrait alors prendre beaucoup de temps avant qu'ils ne recommencent à interagir et que des événements tels que des novae deviennent possibles.

En 2007, les astronomes ont observé une explosion de nova différente, connu sous le nom de Nova Vul 2007, à l'intérieur d'une autre nébuleuse planétaire.

Jones commente :« L'événement de 2007 a été particulièrement difficile à expliquer. Au moment où les deux étoiles sont suffisamment proches pour une nova, la matière de la nébuleuse planétaire aurait dû s'étendre et se dissiper tellement qu'elle n'est plus visible."

Le nouvel événement ajoute à l'énigme, ajoute Jones :« Dans les étoiles centrales de M3-1, nous avons trouvé un autre candidat pour une éruption de nova similaire dans un avenir relativement proche."

L'équipe espère maintenant mener une étude plus approfondie de la nébuleuse et d'autres similaires, aider à faire la lumière sur les processus physiques et les origines des novae et supernovae, certains des phénomènes les plus spectaculaires et violents de l'univers.