L’Univers regorge vraiment de merveilles, et le télescope spatial James Webb vient de nous donner notre meilleure vue de l’une d’entre elles à ce jour.
L’objet en question est une étoile située à environ 5 600 années-lumière, et l’œil infrarouge de Webb a repéré un détail extraordinaire : il est entouré de ce qui semble être des anneaux concentriques de lumière rayonnant vers l’extérieur.
Bien que les pics de diffraction caractéristiques de Webb ne soient pas “réels”, ces anneaux concentriques le sont, et il y a une explication merveilleuse et fascinante pour eux.
L’étoile est en fait une paire binaire d’étoiles rares dans la constellation du Cygne, et leurs interactions produisent des éruptions périodiques précises de poussière qui s’étendent en couches dans l’espace autour de la paire au fil du temps.
Ces couches de poussière brillent dans l’infrarouge, ce qui a permis à un instrument aussi sensible que le MIRI de Webb de les résoudre avec des détails exquis.
L’étoile est ce qu’on appelle un vent binaire en collision, composé d’une étoile Wolf-Rayet extrêmement rare, appelée WR 140, et d’une étoile compagnon chaude et massive de type O, un autre objet rare.
Les étoiles Wolf-Rayet sont très chaudes, très lumineuses et très anciennes ; à la fin de sa vie de séquence principale. Ils sont considérablement appauvris en hydrogène, riches en azote ou en carbone, et perdent de la masse à un rythme très élevé.
Les étoiles de type O sont parmi les étoiles les plus massives connues, également très chaudes et brillantes ; parce qu’ils sont si massifs, leur durée de vie est incroyablement courte.
Les deux étoiles du système WR 140 ont des vents stellaires rapides, soufflant dans l’espace à environ 3 000 kilomètres (1 864 miles) par seconde. Par conséquent, ils perdent tous les deux de la masse à un rythme assez vertigineux. Jusqu’ici tout est normal, pour les deux stars.
Là où cela devient intéressant, c’est son orbite, qui est elliptique. Cela signifie que les étoiles ne décrivent pas de jolis cercles nets les unes autour des autres, mais plutôt des ovales, avec un point où elles sont les plus éloignées les unes des autres (pastron) et un point où elles sont les plus proches les unes des autres (périastron).
Lorsque les deux étoiles entrent dans le périastre, à une distance environ un tiers supérieure à la distance entre la Terre et le Soleil, elles se rapprochent suffisamment pour que leurs vents puissants entrent en collision.
Cela provoque des chocs dans le matériau autour des étoiles, accélérant les particules et générant un rayonnement énergétique, tel que les rayons X. Ces vents en collision induisent également des événements de formation de poussière lorsque le matériau dans le vent stellaire en collision se refroidit.
Ce processus peut être vu dans l’animation ci-dessous, qui montre à quoi ressemblerait le système de haut en bas.
La poussière est une forme de carbone qui absorbe la lumière ultraviolette des deux étoiles. Cela chauffe la poussière, la faisant réémettre un rayonnement thermique, ce que Webb observe aux longueurs d’onde infrarouges.
La poussière est ensuite emportée par le vent stellaire, ce qui entraîne une expansion partielle des couches de poussière. Ils se dilatent et se refroidissent à mesure qu’ils sont expulsés, perdant de la chaleur et de la densité.
Ce que vous voyez dans l’image de Webb ressemble un peu à une série de bulles ; le bord de chaque couche de poussière est plus visible car vous regardez une concentration plus dense de matériau en raison de la perspective.
Parce que l’orbite de l’étoile binaire a une période de 7,94 ans, la collision du vent et la production de poussière se produisent comme sur des roulettes tous les 7,94 ans. Cela signifie que vous pouvez compter les anneaux de la nébuleuse autour du binaire, comme les cernes des arbres, pour déterminer l’âge de la couche de poussière visible la plus externe.
Environ 20 anneaux sont visibles, ce qui signifie que vous pouvez voir environ 160 ans de couches de poussière sur l’image de Webb. Le périastre WR 140 le plus récent a été observé en 2016.
L’observation de Webb de WR 140 a été commandée par une équipe dirigée par l’astrophysicien Ryan Lau de l’Institut des sciences spatiales et astronautiques de l’Agence japonaise d’exploration aérospatiale.
Ils préparent un article sur les observations, nous sommes donc peut-être sur le point de découvrir quelque chose de nouveau sur cette étoile fascinante et folle.