Gemini South capture la spectaculaire fin de vie d’une étoile géante rouge

La nébuleuse rougeoyante IC 2220, surnommée la nébuleuse Toby Jug en raison de sa ressemblance avec un vieux récipient à boire anglais, est une découverte astronomique rare. Cette nébuleuse par réflexion, située à environ 1200 années-lumière en direction de la constellation de la Carène (la quille), est un nuage de gaz et de poussière à double lobe, ou bipolaire, créé et illuminé par l’étoile géante rouge en son centre. Cette phase de fin de vie des étoiles géantes rouges est relativement brève et les structures célestes qui se forment autour d’elles sont rares, faisant de la nébuleuse Toby Jug une excellente étude de cas sur l’évolution stellaire.

Cette image, capturée par le télescope Gemini Sud, une moitié de l’Observatoire international Gemini, exploité par le NOIRLab de la NSF, présente la magnifique structure à double boucle presque symétrique de la nébuleuse Toby Jug et son cœur stellaire brillant. Ces caractéristiques sont uniques aux géantes rouges qui passent d’étoiles vieillissantes à des nébuleuses planétaires [1] et offrent donc aux astronomes un aperçu précieux de l’évolution des étoiles de masse faible à intermédiaire approchant de la fin de leur vie ainsi que des structures cosmiques qu’elles forment.

Au cœur de la nébuleuse Toby Jug se trouve son ancêtre, l’étoile géante rouge HR3126. Les géantes rouges se forment lorsqu’une étoile brûle à travers son approvisionnement en hydrogène dans son noyau. Sans la force extérieure de fusion, l’étoile commence à se contracter. Cela augmente la température centrale et fait alors gonfler l’étoile jusqu’à 400 fois sa taille d’origine. Bien que HR3126 soit considérablement plus jeune que notre Soleil – à peine 50 millions d’années par rapport aux 4,6 milliards d’années du Soleil – sa masse est cinq fois supérieure. Cela a permis à l’étoile de brûler son approvisionnement en hydrogène et de devenir une géante rouge beaucoup plus rapide que le Soleil.

Au fur et à mesure que HR 3126 gonflait, son atmosphère s’est élargie et il a commencé à perdre ses couches externes. La matière stellaire expulsée s’est écoulée dans la zone environnante, formant une magnifique structure de gaz et de poussière qui reflète la lumière de l’étoile centrale. Des études détaillées de la nébuleuse Toby Jug en lumière infrarouge ont révélé que le dioxyde de silicium (silice) est le composé le plus susceptible de refléter la lumière de HR3126.

Les astronomes théorisent que des structures bipolaires similaires à celles observées dans la nébuleuse Toby Jug sont le résultat d’interactions entre la géante rouge centrale et une étoile compagne binaire. Les observations précédentes, cependant, n’ont trouvé aucun tel compagnon pour HR3126. Au lieu de cela, les astronomes ont observé un disque de matière extrêmement compact autour de l’étoile centrale. Cette découverte suggère qu’un ancien compagnon binaire a peut-être été déchiqueté dans le disque, ce qui peut avoir déclenché la formation de la nébuleuse environnante.

Dans environ cinq milliards d’années, lorsque notre Soleil aura épuisé son approvisionnement en hydrogène, il deviendra lui aussi une géante rouge et finira par évoluer en une nébuleuse planétaire. Dans un avenir très lointain, tout ce qui restera de notre système solaire sera une nébuleuse aussi vibrante que la nébuleuse de Toby Jug avec le Soleil qui se refroidit lentement en son cœur.

L’image a été traitée par l’équipe de communication, d’éducation et d’engagement de NOIRLab dans le cadre du programme d’imagerie héritée de NOIRLab. Les observations ont été faites avec Gemini Sud sur Cerro Pachón au Chili en utilisant l’un des doubles spectrographes multi-objets Gemini (GMOS). Bien que les spectrographes soient conçus pour diviser la lumière en différentes longueurs d’onde à des fins d’étude, les spectrographes GMOS ont également de puissantes capacités d’imagerie, comme le démontre cette vue exceptionnelle de la nébuleuse Toby Jug.

Plus d’information

[1] Le terme “nébuleuses planétaires” est un abus de langage ; ils ne sont pas liés aux planètes. Le terme a probablement été utilisé pour la première fois dans les années 1780 par l’astronome William Herschel, qui a noté leur forme apparemment ronde et semblable à celle d’une planète lorsqu’elle a été observée à travers les premiers télescopes.