Le concept de cet artiste montre le système nova HM Sagittae (HM Sge), où une étoile naine blanche extraie de la matière de sa compagne géante rouge. Cela forme un disque brûlant autour de la naine, qui peut subir de manière imprévisible une explosion thermonucléaire spontanée à mesure que l’afflux d’hydrogène de la géante rouge se densifie et atteint un point de basculement. Ces feux d'artifice entre étoiles compagnes fascinent les astronomes car ils donnent un aperçu de la physique et de la dynamique de l'évolution stellaire dans les systèmes binaires. Crédit : NASA, ESA, Leah Hustak (STScI)
Le télescope Hubble revisite un système stellaire encore extraordinairement chaud
Si nous pouvions contempler la magnifique structure en spirale de notre voie Lactée galaxie de loin au-dessus, et compresser des millions d'années en secondes, nous verrions de brefs éclats de lumière, comme les flashs des caméras se déclenchant lors d'un événement dans un stade. Ce sont des novae, où une étoile calcinée, une nain blanc, ingère le gaz d'une géante rouge gonflée qui est en orbite autour de lui. L’un des événements les plus étranges s’est produit en 1975, lorsqu’une nova appelée HM Sagittae est devenue 250 fois plus brillante. Il n’a jamais vraiment disparu comme le font habituellement les novae, mais a conservé son éclat pendant des décennies. Les dernières observations de Hubble montrent que le système est devenu plus chaud, mais paradoxalement un peu atténué.
Une image du télescope spatial Hubble de l'étoile symbiotique Mira HM Sge. Située à 3 400 années-lumière dans la constellation de la Sagitte, elle est composée d’une géante rouge et d’une compagne naine blanche. Les étoiles sont trop proches les unes des autres pour être résolues par Hubble. La matière s'écoule de la géante rouge et tombe sur la naine, la rendant extrêmement brillante. Ce système s'est déclaré pour la première fois sous forme de nova en 1975. La nébulosité rouge est la preuve du vent stellaire. La nébuleuse mesure environ un quart d’année-lumière de diamètre. Crédits : NASA, ESA, Ravi Sankrit (STScI), Steven Goldman (STScI), Joseph DePasquale (STScI)
Le télescope spatial Hubble découvre des surprises autour d'une étoile qui a éclaté il y a 40 ans
Les astronomes ont revisité l'un des systèmes d'étoiles binaires les plus étranges de notre galaxie – 40 ans après son apparition sous la forme d'une nova brillante et à longue durée de vie – en utilisant de nouvelles données provenant de NASAdu télescope spatial Hubble et du SOFIA (Observatoire stratosphérique pour l'astronomie infrarouge), à la retraite, ainsi que des données d'archives d'autres missions. Une nova est une étoile qui augmente soudainement considérablement sa luminosité, puis disparaît pour retrouver son ancienne obscurité, généralement en quelques mois ou quelques années.
Le comportement inhabituel de HM Sge
Entre avril et septembre 1975, le système binaire HM Sagittae (HM Sge) est devenu 250 fois plus lumineux. Plus inhabituel encore, il ne s’est pas éteint rapidement comme le font habituellement les novae, mais a conservé sa luminosité pendant des décennies. Récemment, des observations montrent que le système est devenu plus chaud, mais paradoxalement un peu atténué.
HM Sge est un type particulier d'étoile symbiotique où une naine blanche et une étoile compagne géante gonflée et produisant de la poussière sont sur une orbite excentrique l'une autour de l'autre, et la naine blanche ingère le gaz provenant de l'étoile géante. Ce gaz forme un disque brûlant autour de la naine blanche, qui peut subir de manière imprévisible une explosion thermonucléaire spontanée à mesure que l’apport d’hydrogène de la géante se densifie à la surface jusqu’à atteindre un point de basculement. Ces feux d'artifice entre étoiles compagnes fascinent les astronomes en donnant un aperçu de la physique et de la dynamique de l'évolution stellaire dans les systèmes binaires.
« Quand j'ai vu les nouvelles données pour la première fois, je me suis dit : « wow, c'est ce que la spectroscopie UV de Hubble peut faire ! – Je veux dire, c'est spectaculaire, vraiment spectaculaire.
— Ravi Sankrit, astronome
Changements observés en 2021
« En 1975, HM Sge est passée du statut d'étoile indéfinissable à quelque chose que tous les astronomes du domaine observaient, et à un moment donné, cette vague d'activité a ralenti », a déclaré Ravi Sankrit du Space Telescope Science Institute (STScI) à Baltimore. En 2021, Steven Goldman de STScI, Sankrit et collaborateurs ont utilisé des instruments sur Hubble et SOFIA pour voir ce qui a changé avec HM Sge au cours des 30 dernières années dans des longueurs d'onde de lumière allant de l'infrarouge à l'ultraviolet (UV).
Les données ultraviolettes de Hubble de 2021 ont montré une forte raie d'émission de magnésium hautement ionisé qui n'était pas présente dans les spectres publiés précédemment à partir de 1990. Sa présence montre que la température estimée de la naine blanche et du disque d'accrétion est passée de moins de 400 000 degrés. Fahrenheit en 1989, à plus de 450 000 degrés Fahrenheit aujourd'hui. La raie du magnésium hautement ionisée est l’une des nombreuses raies observées dans le spectre UV, dont l’analyse ensemble révélera l’énergie du système et son évolution au cours des trois dernières décennies.
« Quand j'ai vu les nouvelles données pour la première fois », a déclaré Sankrit, « je me suis dit : 'wow, c'est ce que la spectroscopie UV Hubble peut faire !' – Je veux dire, c'est spectaculaire, vraiment spectaculaire.
SOFIA survole les montagnes enneigées de la Sierra Nevada avec la porte de son télescope ouverte lors d'un vol d'essai. SOFIA est un avion Boeing 747SP modifié. SOFIA a atteint sa pleine capacité opérationnelle en 2014 et a terminé son dernier vol scientifique le 29 septembre 2022. Crédit : NASA/Jim Ross
Données de SOFIA
Grâce aux données du télescope volant SOFIA de la NASA, qui a pris sa retraite en 2022, l'équipe a pu détecter l'eau, le gaz et la poussière circulant dans et autour du système. Les données spectrales infrarouges montrent que l'étoile géante, qui produit de grandes quantités de poussière, a retrouvé son comportement normal quelques années seulement après l'explosion, mais aussi qu'elle s'est atténuée ces dernières années, ce qui constitue une autre énigme à expliquer.
Avec SOFIA, les astronomes ont pu voir l'eau se déplacer à environ 18 milles par seconde, ce qui, selon eux, est la vitesse du disque d'accrétion grésillant autour de la naine blanche. Le pont de gaz reliant l’étoile géante à la naine blanche doit actuellement s’étendre sur environ 2 milliards de kilomètres.
L'équipe a également travaillé avec l'AAVSO (American Association of Variable Star Observers), pour collaborer avec des astronomes amateurs du monde entier qui aident à garder des yeux télescopiques sur HM Sge ; leur surveillance continue révèle des changements qui n'ont pas été observés depuis son éclatement il y a 40 ans.
Une image du télescope spatial Hubble de l'étoile symbiotique Mira HM Sge avec boussole et barre d'échelle. Située à 3 400 années-lumière dans la constellation de la Sagitte, elle est composée d’une géante rouge et d’une compagne naine blanche. Les étoiles sont trop proches les unes des autres pour être résolues par Hubble. La matière s'écoule de la géante rouge et tombe sur la naine, la rendant extrêmement brillante. Ce système s'est déclaré pour la première fois sous forme de nova en 1975. La nébulosité rouge est la preuve du vent stellaire. La nébuleuse mesure environ un quart d’année-lumière de diamètre. Crédits : NASA, ESA, Ravi Sankrit (STScI), Steven Goldman (STScI)
La rareté et l'importance de HM Sge
« Les étoiles symbiotiques comme HM Sge sont rares dans notre galaxie, et assister à une explosion de type nova est encore plus rare. Cet événement unique est un trésor pour les astrophysiciens sur plusieurs décennies », a déclaré Goldman.
Les premiers résultats des recherches de l'équipe ont été publiés dans le Journal d'astrophysiqueet Sankrit présente des recherches axées sur la spectroscopie UV lors de la 244e réunion de l'American Astronomical Society à Madison, Wisconsin.
Le Le télescope spatial Hubble est en activité depuis plus de trois décennies et continue de faire des découvertes révolutionnaires qui façonnent notre compréhension fondamentale de l'univers. Hubble est un projet de coopération internationale entre la NASA et l'ESA (Agence spatiale européenne). Le Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, gère les opérations du télescope et de la mission. Lockheed Martin Space, basé à Denver, Colorado, soutient également les opérations de mission à Goddard. Le Space Telescope Science Institute de Baltimore, dans le Maryland, géré par l'Association des universités pour la recherche en astronomie, mène les opérations scientifiques de Hubble pour la NASA.
