Pendant le confinement COVID, un étudiant spécialisé de l'Université de Sydney a écrit un article de recherche sur un système stellaire surnommé l'un des "paons exotiques du monde stellaire".

Seule une étoile sur cent millions fait la coupe pour être classée comme Wolf-Rayet :férocement brillante, étoiles chaudes vouées à un effondrement imminent dans une explosion de supernova ne laissant qu'un vestige sombre, comme un trou noir.

Le plus rare de tous, même chez les Loup-Rayets, sont des paires binaires élégantes qui, si les conditions sont réunies, sont capables de pomper d'énormes quantités de poussière de carbone entraînées par leurs vents stellaires extrêmes. Alors que les deux étoiles tournent l'une autour de l'autre, la poussière est enveloppée dans une belle queue de suie rougeoyante. Une poignée de ces panaches en spirale sculptés n'a jamais été découvert.

L'objet de cette étude est la nouvelle star à rejoindre ce club d'élite, mais il s'est avéré qu'il enfreignait toutes les règles.

"En dehors de l'image époustouflante, les choses les plus remarquables à propos de ce système stellaire sont la façon dont l'expansion de sa belle spirale de poussière nous a laissé totalement perplexes, " dit Yinuo Han, qui a terminé la recherche au cours de son année d'honneur à l'École de physique.

"La poussière semble avoir son propre esprit, flottant beaucoup plus lentement que les vents stellaires extrêmes qui devraient le conduire."

Les astronomes sont tombés sur cette énigme lorsque le système a été découvert il y a deux ans par une équipe dirigée par le professeur Peter Tuthill de l'Université de Sydney. Ce star system, 8000 années-lumière de la Terre, a été nommé Apep d'après le dieu égyptien serpentin du chaos.

Maintenant les recherches de M. Han, publié dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society , confirme ces découvertes et révèle la physique bizarre d'Apep avec des détails sans précédent.

En appliquant des techniques d'imagerie à haute résolution au très grand télescope de l'Observatoire européen austral à Paranal au Chili, l'équipe a pu sonder les processus sous-jacents qui créent la spirale que nous observons.

"Le grossissement requis pour produire l'imagerie était comme voir un pois chiche sur une table à 50 kilomètres, ", a déclaré M. Han.

MODÈLE PRÉCIS

L'équipe est allée plus loin que la confirmation de la découverte précédente, produire un modèle qui correspond à la structure en spirale complexe pour la première fois, faire progresser la capacité des scientifiques à comprendre la nature extrême de ces étoiles.

"Le fait que ce modèle relativement simple puisse reproduire la géométrie de la spirale à ce niveau de détail est tout simplement magnifique, " dit le professeur Tuthill.

Cependant, toute la physique n'est pas simple. L'équipe de M. Han a confirmé que la spirale de poussière s'étend quatre fois plus lentement que les vents stellaires mesurés, quelque chose d'inédit dans d'autres systèmes.

La principale théorie pour expliquer ce comportement bizarre fait d'Apep un concurrent sérieux pour produire un sursaut de rayons gamma lorsqu'il explose finalement, quelque chose de jamais vu auparavant dans la Voie Lactée.

Dr Joe Callingham, co-auteur de l'étude de l'Université de Leiden aux Pays-Bas, a déclaré:"Il y a eu une vague de recherches sur les systèmes stellaires Wolf-Rayet:ce sont vraiment les paons du monde stellaire. Les découvertes sur ces élégamment beaux, mais des objets potentiellement dangereux, est à l'origine d'un véritable buzz en astronomie."

Il a déclaré que cet article était l'un des trois à être publié cette année sur le seul système Apep.Récemment, l'équipe a démontré qu'Apep n'était pas seulement composé d'une étoile Wolf-Rayet, mais en fait deux. Et des collègues de l'Institut des sciences spatiales et astronautiques du Japon publieront bientôt un article sur un autre système, Wolf-Rayet 112. Auteur principal de cet article, Ryan Lau, était co-auteur de cet article avec M. Han.

Bombes à retardement

Les étoiles Wolf-Rayet sont des étoiles massives qui ont atteint leur phase stable finale avant de devenir supernova et de s'effondrer pour former des restes compacts tels que des trous noirs ou des étoiles à neutrons.

"Ce sont des bombes à retardement, " dit le professeur Tuthill.

"En plus de présenter tout le comportement extrême habituel de Wolf-Rayets, L'étoile principale d'Apep semble tourner rapidement. Cela signifie qu'il pourrait avoir tous les ingrédients pour faire exploser un long sursaut de rayons gamma lorsqu'il deviendra une supernova."

Les sursauts gamma sont parmi les événements les plus énergétiques de l'Univers. Et ils sont potentiellement mortels. Si un sursaut gamma devait impacter la Terre, il pourrait dépouiller la planète de sa précieuse couche d'ozone, nous exposant tous au rayonnement ultraviolet du Soleil. Heureusement, L'axe de rotation d'Apep signifie qu'il ne présente aucune menace pour la Terre.

'ÉPOUSTOUFLANT'

Les chiffres révèlent la nature extrême d'Apep. Les deux étoiles sont chacune environ 10 à 15 fois plus massives que le Soleil et plus de 100, 000 fois plus lumineux. Où la surface de notre étoile d'origine est d'environ 5500 degrés, Les étoiles Wolf-Rayet ont généralement 25 ans, 000 degrés ou plus.

Selon les dernières découvertes de l'équipe, les étoiles massives du binaire Apep orbitent les unes autour des autres environ tous les 125 ans à une distance comparable à la taille de notre système solaire.

"Les vitesses des vents stellaires produits sont tout simplement époustouflantes, " a déclaré M. Han. "Ils font tourner les étoiles à environ 12 millions de kilomètres à l'heure; c'est 1% de la vitesse de la lumière.

"Pourtant, la poussière produite par ce système s'étend beaucoup plus lentement, à environ un quart de la vitesse du vent stellaire."

M. Han a déclaré que la meilleure explication à cela est la nature à rotation rapide des étoiles.

"Cela signifie probablement que les vents stellaires sont lancés dans différentes directions à différentes vitesses. L'expansion de la poussière que nous mesurons est entraînée par des vents plus lents lancés près de l'équateur de l'étoile, " il a dit.

"Notre modèle s'adapte maintenant assez bien aux données observées, mais nous n'avons pas encore tout à fait expliqué la physique de la rotation stellaire."

M. Han poursuivra ses études d'astronomie à l'Université de Cambridge lorsqu'il commencera son doctorat plus tard cette année.