Une nébuleuse planétaire est le cadavre qui reste quand une étoile meurt. Lorsque des nébuleuses planétaires ont été observées pour la première fois avec un télescope, ils présentaient une forme à peu près circulaire, ressemblant à celui des planètes géantes gazeuses. D'où leur nom, qui restent en usage même s'ils sont très différents des planètes. L'article publié récemment par Astronomie &Astrophysique est la première étude détaillée d'une nébuleuse planétaire galactique avec le spectrographe de champ intégral MUSE sur le Very Large Telescope (VLT) de l'ESO. Ces travaux ont révélé une complexité inattendue dans les gaz et poussières expulsés par une étoile rouge géante en fin de vie. La distribution des températures et des densités au sein de la nébuleuse remet en question les techniques actuelles pour démêler l'histoire des processus de formation et démontre le potentiel de l'instrument MUSE pour réviser les recherches concernant les nébuleuses planétaires.

L'apparition de la nébuleuse NGC 7009, connue sous le nom de nébuleuse de Saturne en raison de sa ressemblance avec la planète aux anneaux, fait allusion à sa complexité. Cette nébuleuse montre une série de structures associées à différents atomes et ions. "L'étude a révélé que ces structures représentent de réelles différences de propriétés au sein de la nébuleuse, comme une densité plus élevée et plus faible, ainsi que des températures plus élevées et plus basses, " explique Jeremy Walsh, chercheur à l'Observatoire européen austral (ESO) et premier auteur de l'étude. Walsh rapporte que l'une des implications est que "des études historiques - et plus simples - basées sur l'apparence morphologique des nébuleuses planétaires semblent signaler des liens importants avec les conditions sous-jacentes au sein du gaz".

D'un seul coup, MUSE peut obtenir 900, 000 spectres de minuscules taches du ciel, qui peut fournir suffisamment de données pour des années d'analyse. En démêlant les informations enfouies dans cette énorme quantité de spectres, l'équipe chargée de l'enquête a obtenu des cartes jusqu'à quatre températures et trois densités, tous différents, montrant que le gaz à l'intérieur de cette nébuleuse n'est pas uniforme.

"La présence de poussière au sein d'une nébuleuse pourrait aussi être déduite du changement de couleur entre différentes raies d'émission d'hydrogène, dont la couleur attendue peut être déterminée par la théorie atomique, " dit Ana Monreal Ibero, deuxième auteur de l'article et chercheur à l'IAC. Elle ajoute :« Notre équipe a constaté que la répartition des poussières dans la nébuleuse n'est pas uniforme, mais montre une goutte au bord de l'enveloppe de gaz interne. Ce résultat suggère de brusques changements dans l'éjection de poussière lors des derniers râles d'agonie de l'étoile de type solaire ou, alternativement, de la formation et de la destruction locales de poussières. D'autre part, l'hélium est un élément qui devrait être uniformément éjecté de la vieille étoile. Cette attente a été testée par les auteurs qui ont cartographié la quantité de cet élément dans NGC 7009. Fait intéressant, ils ont trouvé des variations apparentes suivant la morphologie de la coquille de la nébuleuse. Cela implique que les méthodes actuelles de détermination de l'hélium doivent être améliorées, ou que l'hypothèse selon laquelle l'abondance est uniforme doit être rejetée."

Ces conclusions montrent le rôle important de MUSE dans l'étude des nébuleuses planétaires et ouvrent la porte à des travaux similaires sur d'autres nébuleuses. De telles études devraient permettre des conclusions plus générales conduisant à des améliorations dans la compréhension des nébuleuses dans l'univers.