La NASA's Chandra revient sur l'histoire de la grande éruption des années 1840.

26 septembre 2023

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par la NASA

En utilisant des instantanés pris sur une période de 20 ans avec l'Observatoire des rayons X Chandra de la NASA, les astronomes ont découvert de nouveaux détails importants sur une éruption d'Eta Carinae observée depuis la Terre au milieu du XIXe siècle.

Des données de Chandra couvrant des décennies ont été combinées pour créer un nouveau film qui contient des images d'Eta Carinae de 1999, 2003, 2009, 2014 et 2020. Les astronomes ont utilisé les observations de Chandra, ainsi que des données du XMM-Newton de l'ESA (Agence spatiale européenne), pour observer comment l'éruption stellaire d'il y a 180 ans continue de s'étendre dans l'espace à des vitesses allant jusqu'à 4,5 millions de miles par heure. Les nouvelles informations tirées d'Eta Carinae montrent comment les différents observatoires spatiaux peuvent travailler ensemble pour nous aider à comprendre les changements dans l'univers qui se produisent à l'échelle humaine.

Un article décrivant ces résultats est publié dans The Astrophysical Journal.

Eta Carinae est un système qui contient deux étoiles massives (l'une ayant une masse d'environ 90 fois celle du soleil et l'autre ayant une masse d'environ 30 fois celle du soleil). Au milieu du XIXe siècle, Eta Carinae a été observée subir une énorme explosion que les astronomes ont surnommée la "Grande Éruption". Au cours de cet événement, Eta Carinae a éjecté entre 10 et 45 fois la masse du soleil. Ce matériau est devenu une paire dense de nuages sphériques de gaz, appelés maintenant le Nébuleuse de l'Homunculus, de chaque côté des deux étoiles.

Il y a environ 50 ans, un anneau brillant de rayons X autour de la Nébuleuse de l'Homunculus a été découvert et étudié dans des travaux antérieurs de Chandra. Le nouveau film de Chandra, ainsi qu'une image profonde générée en combinant les données, révèlent des indications importantes sur l'histoire volatile d'Eta Carinae, y compris une expansion rapide de l'anneau et une coquille faiblement lumineuse de rayons X à l'extérieur.

"Nous avons interprété cette coquille de rayons X faiblement lumineuse comme l'onde de choc de la Grande Éruption dans les années 1840", a déclaré Michael Corcoran du Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, qui a dirigé l'étude. "Cela nous raconte une partie importante de l'histoire d'Eta Carinae que nous n'aurions pas connue autrement."

Étant donné que la coquille de rayons X externe nouvellement découverte a une forme et une orientation similaires à celles de la Nébuleuse de l'Homunculus, Corcoran et ses collègues pensent que les deux structures ont une origine commune.

L'idée est que du matériau a été éjecté d'Eta Carinae bien avant la Grande Éruption de 1843, entre 1200 et 1800, en se basant sur le mouvement de grumeaux de gaz observé précédemment dans les données du télescope spatial Hubble de la NASA. Plus tard, l'onde de choc rapide de la Grande Éruption a traversé l'espace, en entrant en collision avec les grumeaux et en les chauffant à des millions de degrés pour créer l'anneau de rayons X brillant. L'onde de choc s'est maintenant déplacée au-delà de l'anneau brillant.

"La forme de cette coquille de rayons X faiblement lumineuse est un rebondissement dans mon esprit", a déclaré Kenji Hamaguchi, co-auteur de l'étude et chercheur à l'Université du Maryland, comté de Baltimore, et au Goddard Space Flight Center de la NASA. "Cela nous montre que la coquille faible, l'Homunculus, et l'anneau interne lumineux proviennent probablement d'éruptions du système stellaire."

Avec XMM-Newton, les chercheurs ont observé que la luminosité des rayons X d'Eta Carinae avait diminué avec le temps, ce qui concorde avec les observations antérieures du système obtenues avec le télescope NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer) de la NASA à bord de la Station spatiale internationale. Les auteurs ont appliqué un modèle simple pour estimer la luminosité d'Eta Carinae en rayons X au moment de la Grande Éruption et ont combiné cela avec la vitesse du matériau, déterminée à partir du film, pour estimer la rapidité à laquelle le gaz à grande vitesse a été éjecté.

Les chercheurs ont combiné ces informations avec une estimation de la quantité de gaz éjectée pour conclure que la Grande Éruption était probablement composée de deux explosions. Il y a eu une première éjection rapide d'une petite quantité de gaz rapide et peu dense qui a produit l'onde de choc des rayons X. Cela a été suivi par l'éjection plus lente de gaz dense qui a finalement formé la Nébuleuse de l'Homunculus.

Une équipe dirigée par Nathan Smith de l'Université de l'Arizona, l'un des co-auteurs de la nouvelle étude sur les rayons X, a précédemment suggéré que la Grande Éruption était causée par la fusion de deux étoiles, dans ce qui était initialement un système triple. Cela expliquerait également la structure en forme d'anneau observée en rayons X car cela provoquerait l'éjection de matière dans un plan plat.

'The story of Eta Carinae just keeps getting more interesting,' said Smith. 'All evidence is suggesting that Eta Carinae survived a very powerful explosion that would normally obliterate a star. I can't wait for the next episode of data to find out what other surprises Eta Carinae has in store for us.'

Journal information: Astrophysical Journal

Provided by NASA