Cette image, prise avec le télescope VLT hébergé à l'observatoire Paranal de l'ESO, montre la magnifique nébuleuse NGC 6164/6165, également connue sous le nom d'Œuf du Dragon. La nébuleuse est un nuage de gaz et de poussière entourant une paire d'étoiles appelée HD 148937. Dans une nouvelle étude utilisant les données de l'ESO, les astronomes ont montré que les deux étoiles sont inhabituellement différentes l'une de l'autre : l'une semble beaucoup plus jeune et, contrairement à l'autre, est magnétique. De plus, la nébuleuse est nettement plus jeune que chacune des étoiles en son cœur et est composée de gaz que l'on trouve normalement au plus profond d'une étoile et non à l'extérieur. Ces indices réunis ont permis de résoudre le mystère du système HD 148937 : il y avait très probablement trois étoiles dans le système jusqu'à ce que deux d'entre elles entrent en collision et fusionnent, créant une nouvelle étoile plus grande et magnétique. Cet événement violent a également créé la nébuleuse spectaculaire qui entoure désormais les étoiles restantes. Crédit : équipe ESO/VPHAS+. Remerciements : CASU
Des astronomes de l'Observatoire européen austral ont révélé que les caractéristiques particulières du système stellaire HD 148937, notamment son caractère magnétique et son aspect jeune, sont dues à la fusion de deux étoiles issues d'un groupe originel de trois. Cet événement a également formé la nébuleuse environnante, fournissant des preuves cruciales sur la manière dont les étoiles massives peuvent développer des champs magnétiques.
Les astronomes ont eu une surprise en observant une paire d'étoiles au cœur d'un étonnant nuage de gaz et de poussière. Les paires d'étoiles sont généralement très semblables, comme des jumelles, mais dans HD 148937, une étoile semble plus jeune et, contrairement à l'autre, est magnétique. De nouvelles données de l'Observatoire européen austral (ESO) suggèrent qu'il y avait à l'origine trois étoiles dans le système, jusqu'à ce que deux d'entre elles entrent en collision et fusionnent. Cet événement violent a créé le nuage environnant et a changé à jamais le destin du système.
« En lisant le contexte, j'ai été frappée par le caractère particulier de ce système », explique Abigail Frost, astronome à l'ESO au Chili et auteure principale de l'étude publiée dans ScienceLe système, HD 148937, est situé à environ 3 800 années-lumière de la Terre, en direction de la constellation de la Norme. Il est constitué de deux étoiles beaucoup plus massives que le Soleil et entourées d’une magnifique nébuleuse, un nuage de gaz et de poussière. « Une nébuleuse entourant deux étoiles massives est une rareté, et cela nous a vraiment donné l’impression que quelque chose de cool devait se produire dans ce système. En examinant les données, la fraîcheur n’a fait qu’augmenter. »
« Après une analyse détaillée, nous avons pu déterminer que l'étoile la plus massive semble beaucoup plus jeune que sa compagne, ce qui n'a aucun sens puisqu'elles auraient dû se former en même temps ! », explique Frost. La différence d'âge (une étoile semble être au moins 1,5 million d'années plus jeune que l'autre) suggère que quelque chose a dû rajeunir l'étoile la plus massive.
La nébuleuse et ses secrets
Une autre pièce du puzzle est la nébuleuse entourant les étoiles, connue sous le nom de NGC 6164/6165. Elle est âgée de 7 500 ans, soit des centaines de fois plus jeune que les deux étoiles. La nébuleuse présente également de très grandes quantités d'azote, de carbone et d'oxygène. C'est surprenant, car ces éléments sont normalement attendus au plus profond d'une étoile, et non à l'extérieur ; c'est comme si un événement violent les avait libérés.
Pour résoudre ce mystère, l'équipe a rassemblé neuf années de données provenant des instruments PIONIER et GRAVITY, tous deux installés sur le télescope spatial de l'ESO. Très grand télescope L'interféromètre VLTI (Valve Interferometer) est situé dans le désert d'Atacama au Chili. Ils ont également utilisé des données d'archives de l'instrument FEROS de l'observatoire de La Silla de l'ESO.
Fusion des étoiles et mystères magnétiques
« Nous pensons que ce système était composé d’au moins trois étoiles à l’origine ; deux d’entre elles devaient être proches l’une de l’autre à un moment donné de leur orbite, tandis qu’une autre étoile était beaucoup plus éloignée », explique Hugues Sana, professeur à la KU Leuven en Belgique et principal chercheur des observations. « Les deux étoiles intérieures ont fusionné de manière violente, créant une étoile magnétique et projetant de la matière, ce qui a donné naissance à la nébuleuse. L’étoile la plus éloignée a formé une nouvelle orbite avec l’étoile nouvellement fusionnée, désormais magnétique, créant ainsi la binaire que nous voyons aujourd’hui au centre de la nébuleuse. »
« Le scénario de fusion était déjà dans ma tête en 2017 lorsque j'ai étudié les observations de nébuleuses obtenues avec le Agence spatiale européenne« Les données du télescope spatial Herschel de l'ESO ont été recueillies par des chercheurs de l'Observatoire royal de Belgique. La découverte d'une différence d'âge entre les étoiles suggère que ce scénario est le plus plausible et qu'il n'a été possible de le démontrer qu'avec les nouvelles données de l'ESO. »
Ce scénario explique également pourquoi l’une des étoiles du système est magnétique et l’autre ne l’est pas – une autre caractéristique particulière de HD 148937 repérée dans les données du VLTI.
En même temps, cela permet de résoudre un mystère de longue date en astronomie : comment les étoiles massives obtiennent leur champ magnétique. Alors que les champs magnétiques sont une caractéristique commune des étoiles de faible masse comme notre Soleil, les étoiles plus massives ne peuvent pas maintenir de champs magnétiques de la même manière. Pourtant, certaines étoiles massives sont bel et bien magnétiques.
Les astronomes soupçonnaient depuis un certain temps que les étoiles massives pouvaient acquérir des champs magnétiques lorsque deux étoiles fusionnaient. Mais c'est la première fois que des chercheurs ont trouvé une preuve aussi directe de ce phénomène. Dans le cas de HD 148937, la fusion a dû se produire récemment. « Le magnétisme des étoiles massives ne devrait pas durer très longtemps par rapport à la durée de vie de l'étoile, il semble donc que nous ayons observé cet événement rare très peu de temps après qu'il se soit produit », ajoute Frost.
L'Extremely Large Telescope (ELT) de l'ESO, actuellement en construction dans le désert chilien d'Atacama, permettra aux chercheurs de comprendre plus en détail ce qui s'est passé dans le système, et peut-être de révéler encore plus de surprises.
Il a reçu un financement du Conseil européen de la recherche (ERC) dans le cadre du programme de recherche et d'innovation Horizon 2020 de l'Union européenne (accord de subvention numéro 772225 : MULTIPLES ; PI : Hugues Sana).
