Communiqué de presse

Un serpent cosmique

Le VLT de l’ESO capture les détails d’un système de serpentins sculptés par des collisions de vents stellaires

19 novembre 2018

L’instrument VISIR qui équipe le Very Large Telescope de l’ESO a capturé cette superbe image d’un système stellaire triple nouvellement découvert. Baptisé Apep en référence au dieu du panthéon égyptien, cette structure pourrait être le premier berceau de sursauts gamma détecté à ce jour.

Ce tourbillon capturé par l’instrument VISIR installé sur le Very Large Telescope (VLT) de l’ESO s’achemine vers un futur explosif. Il s’agit d’un système stellaire de type Wolf-Rayet, et probablement d’une source de l’un des phénomènes les plus énergétiques de l’Univers – un sursaut gamma  de longue durée (GRB).

“C’est le tout premier système de ce type découvert au sein de notre propre galaxie” déclare Joseph Callingham de l’Institut Néerlandais de Radioastronomie (ASTRON), auteur principal de l’étude  sur ce système. “Nous ne nous attendions pas à découvrir un tel système dans notre propre galaxie” [1].

Le système, composé d’un cocon d’étoiles massives entouré de poussière, apparaît dans l’un des catalogues sous la référence 2XMM J160050.7-514245. Mais les astronomes l’ont baptisé “Apep”.

Apep tire son appellation de sa forme sinueuse, évoquant celle d’un serpent enroulé autour d’étoiles centrales. Son homonyme était une divinité du panthéon égyptien, représentée sous l’aspect d’un serpent incarnant le chaos – figuration digne d’un système particulièrement violent. Les anciens Egyptiens pensaient que Rê, le dieu Soleil, combattait chaque nuit Apep ; la prière et le culte permettaient à Rê d’emporter la victoire, et de réapparaître chaque matin dans les lueurs de l’aube.  

Les sursauts gamma figurent parmi les explosions les plus puissantes de l’Univers. D’une durée variant de quelques millièmes de seconde à plusieurs heures, ils sont susceptibles de libérer autant d’énergie que le Soleil durant l’intégralité de son cycle de vie. Les sursauts gamma de longue durée – supérieure à 2 secondes – sont générés par les explosions en supernovae d’étoiles Wolf-Rayet dotées d’une rotation rapide.

Certaines des étoiles les plus massives évoluent, vers la fin de leur vie, en étoiles de type Wolf Rayet. Cette phase est de courte durée – quelques centaines de milliers d’années seulement, soit un court instant à l’échelle cosmologique. Au cours de cette phase, elles expulsent de vastes quantités de matière sous la forme de puissants vents stellaires, caractérisés par des vitesses atteignant les millions de kilomètres par heure. Les vents stellaires s’échappant d’Apep atteignent des vitesses incroyables de 12 millions de km/h.

Ces vents stellaires ont généré les panaches en forme de serpentins qui entourent le système d’étoiles triple – composé d’un système binaire et d’une étoile compagnon liés ensemble par la gravitation. Seules deux étoiles sont visibles sur cette image – la source qui occupe la position inférieure est en réalité une étoile binaire de type Wolf-Rayet non résolue. Cette binaire est responsable de la sculpture tourbillonnaire qui entoure Apep. Cette scupture résulte en effet des collisions des vents stellaires issus des deux étoiles de type Wolf-Rayet.

Comparée aux vents issus d’Apep, la poussière se déplace à des vitesses peu élevées, inférieures à 2 millions de km/h. L’énorme différence de vitesses qui caractérisent les vents stellaires issus d’Apep et la poussière périphérique résulte vraisemblablement de l’échappement, dans des directions différentes, d’un vent rapide et d’un vent lent d’une même étoile du système binaire. 

Ainsi donc, l’étoile subirait une rotation quasi-critique – sa rotation trop rapide l’entraînerait vers une dislocation fatale. Une étoile de type Wolf-Rayet dotée d’une rotation si rapide est susceptible de produire un sursaut gamma de longue durée lorsqu’en fin de vie son noyau s’effondre.

Notes

[1] Callingham, aujourd’hui en poste à l’Institut Néerlandais de Radioastronomie (ASTRON), a effectué une partie de ce travail de recherche alors qu’il travaillait à l’Université de Sydney, au sein de l’équipe de Peter Tuthill. Outre les observations des télescopes de l’ESO, l’équipe a utilisé le Télescope Anglo-Australien de l’Observatoire de Siding Spring en Australie

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Ce travail de recherche a fait l’objet d’un article intitulé “Anisotropic winds in Wolf-Rayet binary identify potential gamma-ray burst progenitor” à paraître ce 19 novembre 2018 au sein de la revue  Nature Astronomy.

L’équipe était composée de J. R. Callingham (ASTRON, Dwingeloo, Pays-Bas), P. G. Tuthill (Institut d’Astronomie de Sydney [SIfA], Université de Sydney, Australie), B. J. S. Pope (SIfA; Centre de Cosmologie et de Physique des Particules, Université de New York, Etats-Unis; Chaire Sagan de la NASA), P. M. Williams (Institut d’Astronomie, Université d’Edimbourg, Royaume-Uni), P. A. Crowther (Département de Physique et d’Astronomie, Université de Sheffield, Royaume-Uni), M. Edwards (SIfA), B. Norris (SIfA), et L. Kedziora-Chudczer (Ecole de Physique, Université de Nouvelles Galles du Sud, Australie).

L'ESO est la première organisation intergouvernementale pour l'astronomie en Europe et l'observatoire astronomique le plus productif au monde. L'ESO est soutenu par 15 pays : l'Allemagne, l'Autriche, la Belgique, le Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, l'Italie, les Pays-Bas, la Pologne, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L'ESO conduit d'ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l'astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d'importantes découvertes scientifiques. L'ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l'organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L'ESO gère trois sites d'observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l'observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l'infrarouge. C'est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L'ESO est le partenaire européen d'ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L'ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d'un télescope géant (ELT pour Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L'ELT sera « l'œil le plus grand au monde tourné vers le ciel ».

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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l'ESO eso1838.