Les raisons de la perte de poids d’une étoile âgée

VY Canis Majoris est un monstre stellaire, une hypergéante rouge, l’une des étoiles les plus imposantes de la Voie Lactée. Sa masse est comprise entre 30 et 40 masses solaires, et sa luminosité équivaut à celle de 300 000 Soleils. Dans sa phase évolutive actuelle, qui est celle d’une étoile entamant sa fin de vie – en expansion dans ce cas, elle s’étendrait jusqu’à l’orbite de Jupiter.

De nouvelles observations de cette étoile ont été effectuées au moyen de l’instrument SPHERE qui équipe le VLT. SPHERE est doté d’un système d’optique adaptative nettement plus performant que les systèmes d’optique adaptative antérieurs. Aussi les images qu’il génère bénéficient-elles d’une meilleure correction. De sorte que la moindre structure figurant aux côtés d’intenses sources de lumière peut être détectée et observée dans le détail. En l’occurrence, SPHERE a clairement mis en évidence l’existence de nuages de matière autour de VY Canis Majoris.

En commutant SPHERE sur le mode ZIMPOL, l’équipe a non seulement été en mesure de sonder le cœur du nuage de gaz et de poussière qui entoure l’étoile, mais également d’observer la diffusion et la polarisation de la lumière stellaire par la matière environnante. Ces mesures ont permis d’accéder aux insaisissables propriétés de la poussière.

L’analyse poussée des données de polarisation a révélé la taille relativement élevée des grains de poussière. Leur diamètre, voisin de 0,5 micromètres, peut paraître infime. Il est en réalité quelque 50 fois supérieur à celui des particules de poussière qui emplissent l’espace interstellaire.

Au cours de leur phase d’expansion, les étoiles massives perdent d’importantes quantités de matière – chaque année, VY Canis Majoris expulse de sa surface l’équivalent de 30 masses terrestres sous la forme de gaz et de poussière. Ce nuage de matière est projeté vers l’extérieur avant que l’étoile n’explose. Il rejoint ainsi l’espace interstellaire, à l’exception d’une fraction de poussière détruite lors de l’explosion. Cette matière, ainsi que les éléments plus lourds créés lors de la phase explosive, constitueront la base de la prochaine génération d’étoiles et de leurs cortèges de planètes.

Jusqu’à présent, le processus d’expulsion de la matière de la haute atmosphère stellaire précédant l’explosion de l’étoile géante, demeurait inconnu. La pression de radiation, cette force qu’exerce la lumière stellaire, semblait en être responsable. De faible intensité, son effet ne pouvait toutefois s’exercer efficacement que sur des grains de poussière de surface étendue, de taille élevée donc [2].

“Les étoiles massives sont caractérisées par de courtes durées de vie”, rappelle Peter Scicluna de l’Institut Académique d’Astronomie et d’Astrophysique de Taïwan, auteur principal de l’article. “Lorsque leur existence s’achève, elles perdent une grande quantité de matière. Par le passé, nous ne pouvions qu’imaginer les étapes de ce scénario. Aujourd’hui, grâce aux données de SPHERE, nous avons découvert l’existence de gros grains de poussière autour de cette hypergéante. Leur taille est suffisante pour qu’ils soient propulsés à grande distance de l’étoile par l’intense pression de radiation stellaire, ce qui explique la rapide perte de poids de l’étoile.”

Le fait que de gros grains de poussière se trouvent à si grande proximité de l’étoile signifie que le nuage peut effectivement diffuser la lumière visible en provenance de l’étoile et être poussé par la pression de radiation stellaire. La taille des grains de poussière indique par ailleurs qu’il survivra en grande partie à l’explosion de VY Canis Majoris en supernova [3]. Cette poussière enrichira alors le milieu interstellaire environnant, nourrissant les futures générations d’étoiles et les incitant à former des planètes.

Source : http://www.eso.org/public/france/news/eso1546/