Les astronomes de l’université de Manchester pensent avoir trouvé la réponse au mystère d’un puissant vent stellaire qui précède la mort des étoiles.
Lorsque les étoiles de taille moyenne sont près de la fin de leur vie cosmique, elles se débarrassent de leurs couches externes via un “super vent”, 100 millions de fois plus puissants que le vent solaire, se délestant de la moitié de leur masse. Mais les mécanismes de ces étoiles, parvenant à dissiper tant de matière, restaient un mystère, une nouvelle étude peut fournir des indices permettant de résoudre l’énigme.
Les astronomes, par le passage au crible de nouvelles observations, ont montré que les grains de poussière, dans les couches externes de l’atmosphère des étoiles sur le point de mourir, sont très grands. Le processus, selon les chercheurs, permet à la poussière d’étoile de dévier la lumière pour les éjecter, transportant leur masse dans l’espace.
La révélation contribue à combler les détails d’un important processus qui façonne l’évolution des galaxies. Quand les premières étoiles sont nées, elles étaient constituées presque exclusivement d’hydrogène et d’hélium, les deux éléments les plus légers. A l’intérieur des noyaux de ces étoiles, ces éléments ont fusionné pour former des éléments lourds comme le carbone et l’oxygène.
Puis, alors que les étoiles vieillissaient, elles ont expulsé ces éléments dans l’espace pour perdre en masse et finalement ensemencer la galaxie avec la matière première pour de nouvelles étoiles. Celles-ci sont ensuite nées avec des éléments plus lourds, ce qui leur a permis de créer des éléments de plus en plus lourds grâce à la fusion à l’intérieur de leurs noyaux. Et le cycle continue…
Selon Sylvestre Lacour de l’Observatoire de Paris, l’un des chercheurs à l’origine de la nouvelle étude :
Nous avons voulu savoir, comment cela se produisait, comment l’étoile éjectait pratiquement toute sa masse dans le milieu interstellaire ? Nous avons essayé de regarder au plus près de l’étoile pour voir qu’elle était le moteur qui poussait toute cette matière à l’extérieur.
Au cours de ce qu’on appelle la phase de géante rouge, qui peut durer 10 000 ans, les étoiles perdent tant de masse, qu’il ne reste que leur noyaux. Elles sont également extrêmement lumineuses durant cette période, libérant de grandes quantités de lumière sous la forme de photons qui convergent vers l’extérieur dans toutes les directions. Les astronomes ont estimé que cette lumière devait pousser de la matière, sous la forme de grains de poussière de l’étoile, mais ne comprenaient pas comment.
D’une part, une lumière intense semble susceptible de détruire les grains de poussière dans l’atmosphère d’une étoile. D’autre part, les grains de poussière pourraient être transparents à la lumière, leur permettant de survivre, mais alors comment pourraient-ils se pousser dans l’espace ?
Les chercheurs, menés par Barnaby Norris de l’université de Sydney, en Australie, ont utilisé le Very Large Telescope au Chili pour observer les grains de poussière autour de trois étoiles géantes rouges. Ils ont constaté qu’il y a beaucoup plus de poussière que prévu. Et il semble que les grains sont assez transparents de sorte qu’ils ne sont pas détruits, mais qu’ils s’écartent de la lumière.
Les grains de poussière étaient plus grands que prévu, avec un rayon moyen d’environ 300 nanomètres (un nanomètre est un milliardième de mètre, soit environ un dix-millième de la largeur d’un cheveu humain). Ce qui est assez grand dans ce type d’environnement extrême.
En fait, les grains de poussière semblent être d’une taille proche de la longueur d’onde de la lumière déverser par l’étoile. Cela leur a permis de résister aux photons qui les percutent et à travers l’interaction, pousser les grains de poussière sur une nouvelle voie vers l’extérieur. Le grain est poussé parce qu’il dévie la lumière et à travers cet écart, il y a un certain transfert d’énergie qui le repousse. C’est comme ça que le grain peut survivre.
La découverte a été réalisée par des mesures prises à la lumière polarisée, qui utilise un filtre pour comparer les ondes lumineuses orientées dans certaines directions. Ce processus a révélé des images différentes des étoiles dans différentes polarisations, révélant la taille et le comportement des grains de poussière par rapport à la lumière.
Ci dessous : Une image de synthèse basée sur les observations de l’étoile géante Hydrae W, les deux polarisations montrer comment la lumière de l’étoile (représenté par une photo du Soleil) est dispersée.
Ce résultat confirme les prédictions des modèles qui expliquent comment le gaz peut s’échapper de l’attraction stellaire et font partie du cycle de la matière cosmique. Bien que cette question au sujet des géantes rouges soit résolue, elle en soulève d’autres dans son sillage. Nous ne savons pas comment ces grains apparaissent, selon Lacour :
Nous ne nous attendions pas a ce que ces grains soient si grand et nous ne savons toujours pas comment ils peuvent se former. C’est le prochain mystère à résoudre. Comment pouvons-nous avoir ces gros grains si près de l’étoile, à l’intérieur de l’atmosphère ?
Les nouveaux résultats sont détaillés dans la revue Nature : A close halo of large transparent grains around extreme red giant stars.