Des géants bleus effrayants peuvent révéler les secrets de l'évolution des étoiles

Traduction d'un article de Paul Sutter publié sur Universe Today



Imaginez une étoile des millions de fois plus brillante que le soleil, qui émet toutes les quelques décennies un flash puissant, comparable en luminosité à une explosion de supernova. Et malgré l'énormité de telles explosions, elles ne détruisent pas notre étoile troublée. L'étoile continue de vivre sa propre vie, sa surface bat dans de violentes convulsions, dont la source est les couches internes. Bientôt, une énorme explosion mettra fin à la souffrance de la star, mais jusque-là, pendant encore mille ans, elle devra endurer une telle existence.

Nous parlons d'étoiles variables bleu vif rares, qui peuvent contenir des indices pour comprendre le lien entre la vie des étoiles et leur mort.

Période bleue

Les étoiles variables bleu vif (LBV) sont des objets incroyablement rares. Pour le moment, les astronomes ne connaissent l'existence que d'une vingtaine (ce n'est pas exact) de tels objets, et on pense que dans notre galaxie, il peut y en avoir plusieurs centaines. En raison du fait qu'ils sont si rares, nous ne les comprenons pas bien. Du fait que nous ne les comprenons pas bien, ils sont difficiles à décrire.


La nébuleuse Homunculus s'est formée après l'explosion grandiose du LBV Eta Carinae. Jon Morse (Université du Colorado) et télescope spatial Hubble de la NASA

Voici ce que nous savons:

• Ce sont de grandes stars. Très gros. Le plus petit d'entre eux peut être comparé en masse avec dix de nos soleils, et le plus grand - avec des centaines. Mais même les plus petits d'entre eux dans leur jeunesse étaient beaucoup, beaucoup plus grands et ont diminué à la taille que nous voyons maintenant, après une série d'explosions monstrueuses qui ont soufflé leur propre atmosphère dans l'espace.
• Ce sont des étoiles brillantes. Leur luminosité dépasse le solaire de 250 000 fois et peut atteindre des valeurs dépassant la luminosité du soleil de 3 millions de fois. Leur température de surface devrait donc être de 10 000 K à 25 000 K, ce qui est plusieurs fois plus chaud que le soleil.
• La rareté de ces étoiles est probablement due à leur fragilité. Beaucoup d'étoiles ordinaires les plus massives, et peut-être * toutes * les grandes étoiles, passent par la phase LBV. C'est à la fin de leur vie, juste avant de se transformer en supernova, qu'ils franchissent le stade LBV en moins de cent mille ans. Il s'agit d'un temps si court que dans une galaxie moyenne, seuls plusieurs centaines de ces objets peuvent exister à la fois.
• Ils sont spontanés, violents et instables. Eta Carinae, l'une des premières étoiles LBV découvertes, fut le deuxième objet le plus brillant du ciel ... pendant seulement trois jours en mars 1843. Elle n'est plus visible à l'œil nu.

Et voici ce que nous ne savons pas à leur sujet:

Tout le reste.

Échauffez-vous avant la finale

Le mystère le plus important des étoiles LBV réside probablement dans leur instabilité diabolique. Qu'est-ce qui cause exactement les flashs d'échelle peu fréquents, mais fantastiques? Bien qu'il soit difficile de répondre immédiatement à cette question (il faut penser, car ces étoiles sont des systèmes physiques incroyablement complexes), les scientifiques pensent que la solution réside dans la relation complexe entre les couches externe et interne de ces étoiles.

Les étoiles LBV souffrent de la forme la plus grave de syndrome du côlon irritable que l'on puisse imaginer. Leurs entrailles sont constamment éliminées par des flux de convection colossaux, qui transportent la matière chaude du cœur à la surface, et refroidie - de la surface au cœur. C'est un processus tout à fait normal pour les étoiles ordinaires, mais ici les étoiles LBV cassent simplement la barre - les flux de convection poussent activement les amas de couches externes beaucoup plus haut et plus loin que d'habitude.

S'étant un peu séparés par convection du corps d'une étoile chaude, les couches externes peuvent enfin se refroidir un peu. Cela augmente leur densité, ce qui bloque à son tour la lumière des étoiles venant d'en bas. Le rayonnement pousse (comme une voile solaire, seulement plusieurs fois plus grave) cette couche externe condensée, la séparant complètement de l'étoile, et accompagnant tout cela d'un puissant flash lumineux et de l'émission de matière.

Il y a encore beaucoup à clarifier et à répondre à une question importante: le stade LBV des étoiles massives, accompagné de saisies violentes, n'est pas un signe avant-coureur d'un stade encore plus fou de l'évolution des étoiles connu sous le nom de phase Wolf-Rayet, ou immédiatement après LBV la supernova se produit?

Les parents des géants

Si nous avions à notre disposition plusieurs centaines de milliers d'années pour observer la vie et la mort de telles étoiles, on pourrait facilement répondre à cette question. Mais nous n'avons pas ce temps, il sera donc difficile de trouver une réponse.

L'une des clés de l'indice réside dans la parenté entre les étoiles géantes. Si le cours de la vie des étoiles les plus massives de l'Univers ressemble à ceci - une «variable géante / bleu vif / Wolf-Rayet / broads», plus chacune des étapes est relativement éphémère, alors nous devons observer toutes ces étapes dans notre environnement stellaire. Les grandes stars naissent ensemble, vieillissent ensemble et meurent ensemble.

Mais si les stars de LBV elles-mêmes se dirigent vers le dernier "babah" comme un chemin séparé, alors elles devraient être différentes de leurs proches - les stars de Wolf-Rayet. Au sens figuré, ils s'installeront dans une maison de retraite séparée de l'autre côté de la ville.

Le meilleur endroit pour rechercher de tels liens familiaux est le Grand Nuage de Magellan, car il s'agit d'un objet relativement isolé dans le ciel nocturne.

Des études sur la massivité des étoiles LBV ont été menées avec un succès variable au cours des dernières années, tandis que les scientifiques tentent de parvenir à une définition unifiée des concepts de «massivité» et de «LBV».

Une étude récente récemment acceptée pour publication dans l'Astrophysical Journal clarifie la description «standard» (autant que possible dans de tels cas) du LBV: il s'agit de l'une des nombreuses étapes monstrueuses de la vie des étoiles massives avant leur mort. Cela signifie que si nous comprenons comment les étoiles LBV sont organisées, nous découvrirons comment les étoiles géantes meurent.