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V1280 Scorpii, une nova encore fumante sous l’œil du VLT

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Tunnel optique reliant entre eux une partie des télescopes du VLT par interférométrie (delay line tunnel). Crédit ESO

Au moyen du VLT (Very Large Telescope), les astronomes ont pu suivre l'évolution d'une nova depuis son explosion, mesurer précisément sa distance et décrire comment certaines étoiles se comportent en vampires stellaires.
En 1573, le grand astronome Tycho Brahé a nommé nova stella, un astre brusquement apparu en novembre 1572. En opposition flagrante avec le dogme de l'immuabilité du ciel, il affirmait ainsi qu'il s'agissait d'une nouvelle étoile, une hypothèse qui s'imposera durablement. Il s'agit en réalité du contraire. Lorsqu'une naine blanche possède pour compagne une géante rouge qui, en fin de vie, grossit démesurément, l'hydrogène et l'hélium composant principalement l'atmosphère de cette dernière sont progressivement absorbés par effet de gravitation par l'étoile centrale. Ces gaz s'accumulent à la surface de la naine blanche sous une pression phénoménale et leur température augmente jusqu'à une valeur d'une dizaine de millions de degrés, alors que le processus de chute se poursuit imperturbablement, allant même en s'accélérant puisque la masse de la naine blanche augmente.

A un moment donné, pression et température de l'hydrogène franchissent un seuil critique et les réactions de fusion thermonucléaires s'engagent en surface de la naine blanche. L'hydrogène se convertit rapidement en hélium et en d'autres éléments plus lourds. La quantité d'énergie ainsi libérée expulse les gaz restants, formant un éclat lumineux extrêmement puissant. L'étoile peut être détruite par cet évènement, mais elle peut aussi y survivre et réamorcer le processus. On parle alors de novae récurrentes.
Cela ne semble pas être le cas de la nova V1280 Scorpii, découverte par des astronomes japonais le 4 février 2007 dans la constellation du Scorpion. Le 17 février, elle atteignait une magnitude de 3,7 et devenait ainsi la nova la plus brillante de ces 35 dernières années, visible de l'Europe et du Chili même à l'œil nu. Quelques jours plus tard elle avait complètement disparu, son éclat ayant brusquement chuté d'un facteur 10.000 dans le visible, soit plus de 10 magnitudes. Durant 11 jours après avoir atteint son maximum d'intensité lumineuse, V1280 Scorpii a été examinée par les astronomes qui ont été témoins de la formation d'une vaste coquille de poussière autour de l'astre. Cet écran est resté complètement opaque à la lumière visible durant 200 jours, et l'éclat de l'étoile n'a commencé à émerger que vers octobre-novembre 2007.

Modélisation informatique de l’expansion de la coquille de la nova V1280 Sco, observée dans l’infrarouge thermique. Crédit ESO

Quatre instruments pour traquer la nova du Scorpion

Depuis l'apparition de la nova et jusqu'au mois de juin, une équipe d'astronomes a mis à contribution l'instrument Amber de l'ESO (European Southern Observatory), réalisant la recombinaison des flux lumineux en proche infrarouge provenant des télescopes de 8,2 mètres du VLT et obtenant, par interférométrie, une résolution équivalente à celle d'un objectif unique de 35 mètres. Constatant que V1280 Scorpii continuait à produire de la poussière à un taux élevé, les astronomes se sont tournés vers l'instrument Midi, plus sensible en infrarouge moyen émis par la poussière chaude. Enfin, lorsque la nova a commencé à s'affaiblir, ils ont encore annexé les deux télescopes auxiliaires de 1,8 mètre à l'ensemble, qui atteignait alors la résolution d'un télescope de 71 mètres (selon la distance entre les instruments utilisés).

Les premières observations réalisées en interférométrie le 27 février montraient que la source était très compacte, présentant depuis la Terre un diamètre angulaire inférieur à 1 milli-arc seconde (1 mas), soit approximativement le diamètre d'un grain de sable vu à 100 kilomètres de distance. Quelques jours plus tard, ce diamètre était passé à 13 mas, soit une expansion de la surface de 0,35 mas par jour, c'est-à-dire une vitesse d'expansion de 2 millions de km/heure. Au total, cette naine blanche dont le diamètre initial s'approchait de celui de la Terre a expulsé dans l'espace un volume de plasma et de gaz équivalant 33 masses terrestres, ou encore de celles cumulées d'Uranus et Neptune ! Quant à la poussière, elle représente moins de 1% de la masse totale.« C'est la première fois que la coque de poussières produite par une explosion de nova est observée en détail au cours de son expansion dans l'espace, et cela depuis son apparition jusqu'au moment où elle devient trop diluée pour rester encore visible », se félicite Dipankar Banerjee (Physical Research Laboratory, Ahmedabad, India), co-auteur de l'étude parue dans les résumés de l'ADS (SAO/NASA Astrophysics Data System) et sur le site de l’ESO.

La combinaison de la vitesse d'expansion de la coquille de la nova et des mesures spectroscopiques a aussi permis d'en établir précisément la distance à 5.000 années-lumière. En y ajoutant les observations réalisées depuis le télescope indien du Mont Abu, les astrophysiciens ont construit une modélisation précise de la couche de poussière en se basant sur sa distance, son rayon, son épaisseur, sa composition chimique et sa température. De plus, le caractère instable du phénomène a été démontré en collationnant la variation du taux de formation de la poussière avec un bref sursaut d'éclat lumineux au cours de l'expansion.

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