Le télescope spatial NASA/ESA Hubble démontre sa gamme complète de capacités d'imagerie avec deux nouvelles images de nébuleuses planétaires. Les images représentent deux jeunes nébuleuses planétaires proches, NGC 6302, surnommée la nébuleuse du papillon, et NGC 7027. Les deux sont parmi les nébuleuses planétaires les plus poussiéreuses connues et contiennent toutes deux des masses de gaz inhabituellement importantes, ce qui en fait un couple intéressant à étudier en parallèle par une équipe de chercheurs.

En tant que moteurs à fusion nucléaire, la plupart des étoiles vivent des vies placides pendant des centaines de millions à des milliards d'années. Mais vers la fin de leur vie, ils peuvent se transformer en tourbillons fous, soufflant des obus et des jets de gaz chauds. Les astronomes ont utilisé Hubble pour disséquer de tels feux d'artifice fous se produisant dans ces deux nébuleuses planétaires. Les chercheurs ont découvert des niveaux de complexité sans précédent et des changements rapides dans les jets et les bulles de gaz qui jaillissent des étoiles au centre de chaque nébuleuse. Hubble permet désormais aux chercheurs de converger vers une compréhension des mécanismes sous-jacents à ce chaos.

Le télescope spatial Hubble a déjà imagé ces objets, mais pas avant de nombreuses années et jamais auparavant avec l'instrument Wide Field Camera 3 sur toute sa gamme de longueurs d'onde, effectuant des observations dans le proche ultraviolet au proche infrarouge. "Ces nouvelles observations de Hubble multi-longueurs d'onde fournissent la vue la plus complète à ce jour de ces deux nébuleuses spectaculaires, " a déclaré Joel Kastner du Rochester Institute of Technology, Rochester, New York, chef de la nouvelle étude. "Alors que je téléchargeais les images résultantes, Je me sentais comme un gamin dans un magasin de bonbons."

Les nouvelles images de Hubble révèlent en détail comment les deux nébuleuses se séparent sur des échelles de temps extrêmement courtes, permettant aux astronomes de voir les changements au cours des deux dernières décennies. En particulier, Les larges vues multi-longueurs d'onde de Hubble de chaque nébuleuse aident les chercheurs à retracer l'histoire des ondes de choc qu'elles contiennent. De tels chocs sont généralement générés lorsqu'ils sont frais, des vents stellaires rapides frappent et balayent le gaz et la poussière en expansion plus lente éjectés par l'étoile dans son passé récent, générant des cavités en forme de bulles avec des parois bien définies.

Les chercheurs soupçonnent qu'au cœur de chaque nébuleuse se trouvaient deux étoiles en orbite l'une autour de l'autre. La preuve d'un tel "duo dynamique" central vient des formes bizarres de ces nébuleuses. Chacun a un pincé, taille poussiéreuse et lobes ou écoulements polaires, ainsi que d'autres, modèles symétriques plus complexes.

Une théorie dominante pour la génération de telles structures dans les nébuleuses planétaires est que l'étoile à perte de masse est l'une des deux étoiles d'un système binaire. Les deux étoiles orbitent suffisamment près l'une de l'autre pour finalement interagir, produisant un disque de gaz autour d'une ou des deux étoiles. Le disque lance alors des jets qui gonflent les lobes polaires de gaz sortant.

Un autre, en relation, l'hypothèse populaire est que la plus petite étoile de la paire peut fusionner avec son ballon gonflé, compagnon stellaire à évolution plus rapide. Cette configuration d'étoile binaire à "enveloppe commune" à très courte durée de vie peut également générer des jets vacillants, formant les écoulements bipolaires de marque couramment observés dans les nébuleuses planétaires. Cependant, les étoiles compagnes suspectes de ces nébuleuses planétaires n'ont pas été directement observées. Les chercheurs suggèrent que cela peut être dû au fait que ces compagnons sont à côté, ou ont déjà été avalés par, étoiles géantes rouges beaucoup plus grandes et plus brillantes.

NGC 6302, communément appelée la nébuleuse du papillon, présente un motif distinct en forme de S vu en orange rougeâtre dans l'image. Imaginez un arroseur de pelouse qui tourne sauvagement, jetant deux ruisseaux en forme de S. Dans ce cas ce n'est pas de l'eau dans l'air, mais du gaz soufflé à grande vitesse par une étoile. Et le "S" n'apparaît que lorsqu'il est capturé par le filtre de la caméra Hubble qui enregistre les émissions dans le proche infrarouge des atomes de fer ionisés individuellement. Cette émission de fer est révélatrice de collisions énergétiques entre les vents lents et rapides, qui est le plus souvent observé dans les noyaux galactiques actifs et les restes de supernova.

"Ceci est très rarement vu dans les nébuleuses planétaires, " a expliqué Bruce Balick, membre de l'équipe de l'Université de Washington à Seattle. " Il est important de noter que l'image d'émission de fer montre que rapide, les vents hors axe pénètrent loin dans la nébuleuse comme des tsunamis, effaçant les anciennes touffes sur leur passage et ne laissant que de longues queues de débris."

L'image d'accompagnement de NGC 7027, qui ressemble à un insecte bijou, indique qu'il avait soufflé lentement sa masse dans le calme, des motifs à symétrie sphérique ou peut-être en spirale pendant des siècles, jusqu'à relativement récemment. "Quelque chose s'est récemment détraqué au centre même, produire un nouveau motif de trèfle, avec des balles de matériel tirant dans des directions spécifiques, " expliqua Kastner.

Le papier de l'équipe, « Premiers résultats d'une étude d'imagerie panchromatique HST/WFC3 sur les jeunes, Rapidly Evolving Planetary Nebulae NGC 7027 et NGC 6302" a été publié le 15 juin 2020 dans la revue Galaxies .