Des structures spirales détectées par ALMA

Une équipe d’astronomes utilisant le grand réseau d’antennes millimétriques/submillimétriques ALMA (Atacama large millimeter / submillimeter array) a découvert une structure spirale inattendue dans la matière qui entoure la vieille étoile R Sculptoris. C’est la première fois qu’une telle structure, avec une enveloppe sphérique extérieure, a été découverte autour d’une étoile de type géante rouge. C’est également la première fois que des astronomes peuvent obtenir une information complète en 3 dimensions sur une telle spirale. Cette forme étrange est probablement créée par une étoile compagne dissimulée en orbite autour de la géante rouge. Ce travail est l’un des premiers résultats des programmes scientifiques préliminaires d’ALMA à être publié, publié dans la revue Nature

<« Nous avions déjà vu des enveloppes autour de ce type d'étoile, mais c'est la toute première fois que nous voyons une spirale de matière qui s'échappe d'une étoile, en même temps qu'une enveloppe qui l'entoure », précise Matthias Maercker (ESO et Argelander Institute for Astronomy, University of Bonn, Allemagne), premier auteur de l'article présentant ces résultats. Du fait qu'elles éjectent de grandes quantités de matière, les géantes rouges comme R Sculptoris sont des contributeurs majeurs pour le gaz et la poussière qui fournissent la majeure partie de la matière première nécessaire à la formation de futures générations d'étoiles, de systèmes planétaires et par suite, de la vie.

« Nous avions déjà vu des enveloppes autour de ce type d'étoile, mais c'est la toute première fois que nous voyons une spirale de matière qui s'échappe d'une étoile, en même temps qu'une enveloppe qui l'entoure », précise Matthias Maercker (ESO et Argelander Institute for Astronomy, University of Bonn, Allemagne), premier auteur de l'article présentant ces résultats. Du fait qu'elles éjectent de grandes quantités de matière, les géantes rouges comme R Sculptoris sont des contributeurs majeurs pour le gaz et la poussière qui fournissent la majeure partie de la matière première nécessaire à la formation de futures générations d'étoiles, de systèmes planétaires et par suite, de la vie.

Les explosions thermiques se déroulent approximativement tous les 10 000 ou 50 000 ans et ne durent que quelques centaines d'années. Les nouvelles observations de R Sculptoris montrent qu'elle a dû subir une période d'explosions thermiques il y a environ 1800 ans qui a duré environ 200 ans. L'étoile compagne a modelé le vent provenant de R Sculptoris en forme de structure spirale.

« Grâce à la grande capacité d'ALMA pour observer de fins détails, nous avons pu beaucoup mieux comprendre ce qu'il arrive à une étoile avant, pendant et après une explosion thermique en étudiant comment l'enveloppe et la structure spirale sont formées, » précise Matthias Maercker. Afin de décrire la structure observée autour de R Sculptoris, l'équipe d'astronomes a également effectué des simulations numériques pour suivre l'évolution d'un système binaire. Ces modèles correspondent parfaitement aux nouvelles observations d'ALMA.

« Décrire théoriquement tous les détails observés avec ALMA constitue un véritable défi, mais nos modélisations numériques montrent que nous sommes bel et bien sur la bonne voie. ALMA nous offre un nouveau regard sur ce qui se passe dans ces étoiles et sur ce qu'il devrait arriver au Soleil d'ici quelques milliards d'année », déclare Shazrene Mohamed (South African Astronomical Observatory), coauteur de cette étude. « Dans un futur proche, les observations d'étoiles comme R Sculptoris avec ALMA nous aideront à comprendre comment les éléments avec lesquels nous sommes fabriqués sont arrivés à es endroits comme la Terre. Ils nous donnent également une idée de ce à quoi pourrait ressembler notre étoile dans un futur lointain », conclut Matthias Maercker.

ALMA (Atacama large millimeter/submillimeter array) est un équipement international pour l'astronomie. Il est le fruit d'un partenariat entre l'Europe, l'Amérique du Nord et l'Asie de l'Est en coopération avec la République du Chili. ALMA est financé en Europe par l'ESO (Observatoire Européen Austral), en Amérique du Nord par la NSF (Fondation Nationale de la Science) en coopération avec le NRC (Conseil National de la Recherche au Canada) et le NSC (Conseil National de la Science à Taïwan), en Asie de l'Est par les Instituts Nationaux des Sciences Naturelles (NINS) du Japon avec l'Académie Sinica (AS) à Taïwan. La construction et les opérations d'ALMA sont pilotées par l'ESO pour l'Europe, par le National Radio Astronomy Observatory (NRAO) pour l'Amérique du Nord et par le National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) pour l'Asie de l'Est.

« Quand nous avons observé cette étoile avec ALMA, il n'y avait même pas la moitié des antennes en place. C'est vraiment fascinant d'imaginer ce que le réseau complet d'ALMA sera capable de produire une fois qu'il sera terminé en 2013 », selon Wouter Vlemmings (Chalmers University of Technology, Suède), un des coauteurs de l'étude.