Des vents stellaires se comportant de façon inattendue

Le télescope XMM-Newton de l'ESA a détecté des changements surprenants dans les puissants flux de gaz de deux étoiles massives, suggérant que les vents stellaires en collision ne se comportent pas comme prévu.

Les étoiles massives - plusieurs fois plus grandes que notre Soleil - mènent des vies turbulentes, brûlant rapidement leur combustible nucléaire et déversant de grandes quantités de matières dans leur environnement tout au long de leurs brèves mais pétillantes vies.

Ces vents stellaires féroces peuvent transporter l'équivalent de la masse de la Terre en un mois et se déplacer à des millions de km/h, si bien que lorsque deux de ces vents entrent en collision, ils libèrent d'énormes quantités d'énergie.

Le choc cosmique réchauffe le gaz à des millions de degrés, le faisant briller dans les rayons X.

Normalement, les vents qui entrent en collision changent peu parce que ni les étoiles ni leurs orbites ne changent. Cependant, certaines étoiles massives se comportent de façon spectaculaire.

C'est le cas de HD 5980, une paire de deux étoiles géantes correspondant à 60 fois la masse de notre Soleil et situées à seulement 100 millions de kilomètres l'une de l'autre, c’est-à-dire plus proche que la Terre du Soleil.

L'une de ces étoiles géantes a connu une explosion majeure en 1994, rappelant l'éruption qui a fait d'Eta Carinae la deuxième étoile la plus brillante du ciel pendant environ 18 ans au XIX^e siècle.

Bien qu'il soit maintenant trop tard pour étudier l'éruption historique d'Eta Carinae, les astronomes ont observé HD 5980 avec des télescopes à rayons X pour étudier le gaz chaud.

En 2007, Yaël Nazé de l'Université de Liège et ses collègues ont découvert la collision des vents de ces étoiles HD 5980 à l'aide d'observations effectuées par les télescopes XMM-Newton de l'ESA et les télescopes Chandra de la NASA entre 2000 et 2005. Puis ils ont regardé de nouveau ces étoiles massives avec XMM-Newton en 2016.

« Nous nous attendions à ce que HD 5980 s'estompe doucement au fil des ans, le temps que l'étoile revienne à une situation normale. Mais nous avons été surpris car elles font exactement le contraire », explique Yaël Nazé.

Les chercheurs ont découvert que la paire d’étoiles était deux fois et demi plus brillante qu'il y a dix ans, et son émission de rayons X était encore plus énergique. « Nous n'avions jamais rien vu de tel lors d'une collision de vents stellaires. »

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Comprendre le comportement de l'étoile double HD5980

À l'aide du télescope XMM-Newton de l'ESA, l'équipe autour de Yaël Nazé confirme un scénario inattendu des suites de collisions de vents stellaires du système stellaire HD 5980.

Avec moins de matériel éjecté mais plus de lumière émise, il était difficile d'expliquer ce qui se passait. Mais les astronomes ont trouvé une étude théorique qui offre un scénario approprié.

« Quand des vents stellaires entrent en collision, la matière ayant subi le choc libère beaucoup de rayons X. Cependant, si la matière chaude émet trop de lumière, elle refroidit rapidement, le choc devient instable et l'émission de rayons X diminue. Nous pensons que ce processus quelque peu contre-intuitif est ce qui s’était produit au moment de nos premières observations, il y a plus de dix ans. Mais en 2016, le choc s'est relâché et les instabilités ont diminué, ce qui a permis à l'émission de rayons X d'augmenter. »

Ce sont les premières observations qui corroborent ce scénario. Les collègues de Yaël Nazé testent maintenant ce scénario au moyen de simulations informatiques.

« Des découvertes uniques comme celles-ci démontrent comment XMM-Newton continue de fournir aux astronomes des informations pertinentes pour améliorer notre compréhension des processus les plus énergétiques de l'Univers », explique Norbert Schartel, scientifique attaché au projet XMM-Newton à l'ESA.

Source

A changing wind collision. Y. Nazé et al. Astrophysical Journal, doi: 10.3847/1538-4357/aaaaa29c.

Plus d’infos

2013

http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Massive_stellar_winds_are_made_of_tiny_pieces/

2012

http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/X-raying_stellar_winds_in_a_high-speed_collision

2007

http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/First_X-ray_detection_of_a_colliding-wind_binary_beyond_the_Milky_Way

Contact

Yaël Nazé, Université de Liège

Tel: +32 4 366 97 20 / ynaze@uliege.be

Norbert Schartel, Scientifique du projet XMM-Newton, Agence spatiale européenne

Norbert.Schartel@esa.int

Markus Bauer, Chef du Bureau commun de la communication, Agence spatiale européenne

Tel: +31 71 565 6799 / +31 61 594 3 954 / markus.bauer@esa.int