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Les étoiles massives en cavale traquées dans l’infrarouge

Grâce aux données de Spitzer et de Wise, des chercheurs ont repéré des dizaines d’étoiles en fuite au sein de notre Galaxie. Leur cavale est de mieux en mieux comprise. Beaucoup présentent un arc de choc visible dans l’infrarouge, à leur proue, d’autant plus dense que l’étoile est massive.

Les arcs de choc se forment à la proue d’étoiles massives en mouvement rapide par rapport au gaz interstellaire. La matière comprimée luit dans l’infrarouge (ici en rouge) et a pu être identifiée dans les données de Spitzer et Wise. Sur l’image de Wise, à droite, deux étoiles en cavale sont précédées d’arcs de choc. © Nasa, JPL-Caltech, University of Wyoming Les arcs de choc se forment à la proue d’étoiles massives en mouvement rapide par rapport au gaz interstellaire. La matière comprimée luit dans l’infrarouge (ici en rouge) et a pu être identifiée dans les données de Spitzer et Wise. Sur l’image de Wise, à droite, deux étoiles en cavale sont précédées d’arcs de choc. © Nasa, JPL-Caltech, University of Wyoming

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On a tendance à l’oublier sur Terre, à l’abri de l’atmosphère mais tout est en mouvement dans l’Univers et dans notre Galaxie. Comme toutes les étoiles de la Voie lactée, notre Soleil vogue à travers l’espace interstellaire, en rotation autour du bulbe central. Une année cosmique dure ainsi quelque 230 millions d’années. Certes, sa vitesse de croisière est assez modérée en comparaison avec certains bolides comme HE 0437-5439 (722 km/s) ou encore l’étoile à neutrons RX J0822-4300, laquelle est en train de s’évader de la galaxie où elle a explosé il y a 3.700 ans, fuyant ses débris (Puppis-A) à une vitesse relative de 5 millions de km/h.

Plusieurs étoiles en cavales ont été repérées ces dernières décennies dont plusieurs s’affichent précédées d’un arc de choc (en anglais, bow shock). On observe en effet de la matière qui s’empile devant elle, comme les vagues à la proue d’un navire, avec des densités variables selon la vitesse et la masse de l’astre. Les premiers cas ont été identifiés par David Van Buren, du JPL, au cours des années 1980 dans la voûte céleste scannée alors dans l’infrarouge par le satellite Iras.

L’un des plus beaux exemples connus est l’étoile 20 fois plus massive que le Soleil, Zeta Ophiuchi (photo ci-dessous) – dans la constellation d’Ophiuchus – qui se fraie un chemin à 24 km/s (87.000 km/h). Intrigués par ce qui peut causer leur précipitation, les astronomes pensent que le coup de pouce peut être donné soit par l’explosion d’une supernova dans leur voisinage, soit par les interactions gravitationnelles des étoiles au sein d’un amas où elle se trouvait.

Ce magnifique arc de choc imagé dans l’infrarouge par Wise est produit par l’étoile Zeta Ophiuchi, 20 fois plus massive que le Soleil. Si elle n’était pas obscurcie par la poussière du milieu interstellaire, elle serait une des étoiles les plus brillantes dans le ciel terrestre. © Nasa, JPL-Caltech, UCLA
Ce magnifique arc de choc imagé dans l’infrarouge par Wise est produit par l’étoile Zeta Ophiuchi, 20 fois plus massive que le Soleil. Si elle n’était pas obscurcie par la poussière du milieu interstellaire, elle serait une des étoiles les plus brillantes dans le ciel terrestre. © Nasa, JPL-Caltech, UCLA

Sur les traces des arcs de choc

William Chick, de l’université du Wyoming, et ses collègues ont consulté les relevés archivés du télescope spatial Spitzer et Wise (Wide-field Infrared Survey Explorer) au cours de ces dernières années et repérés plus de 200 candidats d’étoiles en fuite avec des arcs de choc visibles et plus ou moins flous. Parmi eux, 80 furent ensuite suivis de près à l’observatoire infrarouge du Wyoming afin de déterminer plus précisément les astres qui en sont à l'origine. Les chercheurs ont constaté que la plupart d’entre eux sont des étoiles massives (8 à 30 fois la masse du Soleil). Et, d’ailleurs, plus elles le sont, plus leurs vents rapides entrent en collision avec le gaz qu'elles rencontrent. Réchauffée, la matière luit dans l’infrarouge.

Dans des cas plus rares, les arcs de choc détectés pourraient être liés à des nuages de poussière ou des nébuleuses protostellaires. L’intérêt de ce champ d’investigation est que « les arcs de choc sont de nouveaux laboratoires pour étudier les étoiles massives et répondre aux questions sur leur destin et leur évolution » argue Henry Kobulnicky, membre de l’équipe, dans le communiqué du JPL.

Parallèlement, d’autres chercheurs, également intéressés par le sujet, ont d’abord traqué des étoiles véloces dans les données de Wise et Spitzer puis ont ensuite recherché d’éventuels cumuls de matière à leur proue. À leur tête, Cintia Peri, de l’Institut argentin de radioastronomie, salue les résultats permis par les deux satellites : « Dans de nombreux cas, les arcs de choc qui avaient l’air si diffus auparavant, peuvent désormais être résolus, et mieux encore, nous pouvons aussi voir de nouveaux détails sur ces structures ».


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