Grâce à des instantanés pris sur 20 ans avec l’observatoire à rayons X Chandra de la NASA, les astronomes ont appris de nouveaux détails importants sur une éruption d’Eta Carinae observée sur Terre au milieu du 19e siècle.
Les données de Chandra s’étalant sur plusieurs décennies ont été combinées dans un nouveau film contenant des images d’Eta Carinae de 1999, 2003, 2009, 2014 et 2020. Les astronomes ont utilisé les observations de Chandra, ainsi que les données du XMM-Newton de l’ESA (Agence spatiale européenne) pour observez l’éruption stellaire d’il y a 180 ans continuer à s’étendre dans l’espace à des vitesses allant jusqu’à 4,5 millions de milles par heure. Les nouvelles connaissances tirées d’Eta Carinae montrent comment différents observatoires spatiaux peuvent travailler ensemble pour nous aider à comprendre les changements dans l’univers qui se déroulent à l’échelle du temps humain.
UN article décrivant ces résultats apparaît dans Le journal d’astrophysique.
Eta Carinae est un système qui contient deux étoiles massives (l’une fait environ 90 fois la masse du soleil et l’autre aurait environ 30 fois la masse du soleil). Au milieu du XIXe siècle, Eta Carinae a connu une énorme explosion que les astronomes ont surnommée la « Grande Éruption ». Lors de cet événement, Eta Carinae a éjecté entre 10 et 45 fois la masse du soleil. Ce matériau est devenu une paire dense de nuages de gaz sphériques, maintenant appelés nébuleuse de l’homunculus, situés sur les côtés opposés des deux étoiles.
Un anneau brillant de rayons X autour de la nébuleuse de l’Homonculus a été découvert il y a environ 50 ans et étudié lors de travaux antérieurs sur Chandra. Le nouveau film de Chandra, ainsi qu’une image profonde générée par l’addition des données, révèlent des indices importants sur l’histoire volatile d’Eta Carinae, notamment l’expansion rapide de l’anneau et une faible coquille de rayons X jusqu’alors inconnue à l’extérieur de celui-ci.
« Nous avons interprété cette faible coquille à rayons X comme l’onde de souffle de la Grande Éruption des années 1840 », a déclaré Michael Corcoran du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, qui a dirigé l’étude. « Cela raconte une partie importante de l’histoire d’Eta Carinae que nous n’aurions pas connue autrement. »
Étant donné que la coquille externe de rayons X récemment découverte a une forme et une orientation similaires à celles de la nébuleuse de l’Homonculus, Corcoran et ses collègues pensent que les deux structures ont une origine commune.
L’idée est que des matériaux ont été projetés loin d’Eta Carinae bien avant la grande éruption de 1843, entre 12h00 et 18h00, sur la base du mouvement d’amas de gaz précédemment observé dans les données du télescope spatial Hubble de la NASA. Plus tard, l’onde de choc rapide de la Grande Éruption a déchiré l’espace, entrant en collision avec les amas et les chauffant à des millions de degrés pour créer l’anneau lumineux de rayons X. L’onde de choc a désormais dépassé l’anneau lumineux.
Crédit : NASA
« La forme de cette faible coquille à rayons X est un rebondissement dans mon esprit », a déclaré le co-auteur Kenji Hamaguchi, chercheur à l’Université du Maryland, comté de Baltimore et Goddard de la NASA. « Cela nous montre que la coquille pâle, l’Homonculus et l’anneau intérieur brillant proviennent probablement tous d’éruptions du système stellaire. »
Avec XMM-Newton, les chercheurs ont constaté que la luminosité des rayons X d’Eta Carinae s’est estompée avec le temps, ce qui concorde avec les observations précédentes du système obtenues avec le télescope Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) de la NASA sur la Station spatiale internationale. Les auteurs ont appliqué un modèle simple pour estimer la luminosité d’Eta Carinae dans les rayons X au moment de la Grande Éruption et ont combiné cela avec la vitesse du matériau (déterminée à partir du film) pour estimer la rapidité avec laquelle le gaz à grande vitesse a été éjecté. .
Les chercheurs ont combiné ces informations avec une estimation de la quantité de gaz éjectée pour déterminer que la Grande Éruption consistait probablement en deux explosions. Il y a eu une première éjection rapide d’une petite quantité de gaz rapide et de faible densité qui a produit l’onde de souffle des rayons X. Cela a été suivi par l’éjection plus lente de gaz dense qui a finalement formé la nébuleuse de l’Homonculus.
Une équipe dirigée par Nathan Smith de l’Université d’Arizona, l’un des co-auteurs de la nouvelle étude aux rayons X, a précédemment suggéré que la Grande Éruption était causée par la fusion de deux étoiles, dans ce qui était à l’origine un système triple. Cela expliquerait également la structure en forme d’anneau observée dans les rayons X, car elle provoquerait l’éjection de la matière dans un plan plat.
« L’histoire d’Eta Carinae ne cesse de devenir de plus en plus intéressante », a déclaré Smith. « Toutes les preuves suggèrent qu’Eta Carinae a survécu à une explosion très puissante qui aurait normalement anéanti une étoile. J’ai hâte de voir le prochain épisode de données pour découvrir quelles autres surprises Eta Carinae nous réserve. »
Plus d’information:
Michael F. Corcoran et al, L’expansion de la nébuleuse à rayons X autour de la voiture η, Le journal d’astrophysique (2022). DOI : 10.3847/1538-4357/ac8f27