Image ALMA de l'ancien système stellaire W43A. Les jets bipolaires à grande vitesse éjectés de l'étoile centrale âgée sont vus en bleu, l'écoulement à faible vitesse est indiqué en vert, et les nuages poussiéreux entraînés par les jets sont représentés en orange. Crédit :ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Tafoya et al
Une équipe internationale d'astronomes utilisant l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) a capturé le moment même où une vieille étoile commence à modifier son environnement. L'étoile a éjecté des jets de gaz bipolaires à grande vitesse qui entrent maintenant en collision avec la matière environnante; l'âge du jet observé est estimé à moins de 60 ans. Ce sont des caractéristiques clés pour comprendre comment se forment les formes complexes des nébuleuses planétaires.
Les étoiles semblables au soleil évoluent en géantes rouges gonflées dans la dernière étape de leur vie. Puis, l'étoile expulse du gaz pour former un reste appelé nébuleuse planétaire. Il existe une grande variété de formes de nébuleuses planétaires; certains sont sphériques, mais d'autres sont bipolaires ou présentent des structures compliquées. Les astronomes s'intéressent aux origines de cette variété, mais la poussière épaisse et le gaz expulsé par une vieille étoile obscurcissent le système et rendent difficile l'étude du fonctionnement interne du processus.
Pour s'attaquer à ce problème, une équipe d'astronomes dirigée par Daniel Tafoya à Chalmers University of Technology, Suède, a pointé ALMA sur W43A, un ancien système stellaire de la constellation de l'Aquila, l'aigle.
Grâce à la haute résolution d'ALMA, l'équipe a obtenu une vue très détaillée de l'espace autour de W43A. "Les structures les plus notables sont ses petits jets bipolaires, " dit Tafoya, l'auteur principal de l'article de recherche publié par le Lettres de revues astrophysiques . L'équipe a découvert que la vitesse des jets est aussi élevée que 175 km par seconde, ce qui est bien supérieur aux estimations précédentes. En fonction de cette vitesse et de la taille des jets, l'équipe a calculé que l'âge des jets était inférieur à la durée de vie humaine.
"Considérant la jeunesse des jets par rapport à la durée de vie globale d'une étoile, il est sûr de dire que nous assistons au « moment exact » où les jets viennent de commencer à traverser le gaz environnant, " explique Tafoya. " Quand les jets creusent la matière environnante en quelque 60 ans, une seule personne peut observer les progrès de sa vie."
Un gaz sphérique diffus a été émis par l'étoile dans le passé. W43A vient de commencer à éjecter des jets bipolaires qui entraînent la matière environnante. Des points lumineux dans les émissions radio des molécules d'eau sont répartis autour de l'interface des jets et du gaz diffus. Crédit :NAOJ
En réalité, l'image ALMA cartographie clairement la répartition des nuages poussiéreux entraînés par les jets, ce qui est la preuve qu'il a un impact sur l'environnement.
L'équipe suppose que cet entraînement est la clé pour former une nébuleuse planétaire de forme bipolaire. Dans leur scénario, l'étoile vieillie éjecte à l'origine du gaz de manière sphérique et le noyau de l'étoile perd son enveloppe. Si l'étoile a un compagnon, le gaz du compagnon se déverse sur le noyau de l'étoile mourante, et une partie de ce nouveau gaz forme les jets. Par conséquent, le fait que la vieille étoile ait ou non un compagnon est un facteur important pour déterminer la structure de la nébuleuse planétaire résultante.
"W43A est l'un des objets particuliers dits "fontaine d'eau", " dit Hiroshi Imai de l'université de Kagoshima, Japon, un membre de l'équipe. "Certaines étoiles anciennes présentent des émissions radio caractéristiques des molécules d'eau. Nous supposons que les taches de ces émissions d'eau indiquent la région d'interface entre les jets et la matière environnante. Nous les avons appelées "fontaines d'eau, " et cela pourrait être un signe que la source centrale est un système de binarité lançant un nouveau jet."
"Il n'y a que 15 objets 'fontaine d'eau' identifiés à ce jour, malgré le fait que plus de 100 milliards d'étoiles sont incluses dans notre Voie Lactée, " explique José Francisco Gómez de l'Instituto de Astrofísica de Andalucía, Espagne. "C'est probablement parce que la durée de vie des jets est assez courte, nous avons donc beaucoup de chance de voir des objets aussi rares."
Ces résultats d'observation ont été présentés dans D. Tafoya et al. "Former l'enveloppe de l'étoile à branche géante asymptotique W43A avec un jet rapide collimaté" publié par le Lettres de revues astrophysiques le 13 février, 2020.
