Découverte de la plus ancienne nébuleuse planétaire visible hébergée par un amas galactique vieux de 500 millions d’années — une beauté rare au cœur bleu brûlant —


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  • Une équipe internationale d’astronomes dirigée par des membres du Laboratoire de recherche spatiale (LSR) et du Département de physique de l’Université de Hong Kong (HKU), a découvert un joyau céleste rare, appelé nébuleuse planétaire (PN) à l’intérieur d’un 500 amas ouvert galactique (OC) vieux d’un million d’années appelé M37 (également connu sous le nom de NGC2099). Il s’agit d’une découverte très rare de grande valeur astrophysique. Leurs conclusions viennent d’être publiées dans l’article en libre accès Lettres du journal astrophysique.

    Les PNe sont les linceuls éjectés et brillants d’étoiles mourantes qui brillent avec un riche spectre de raies d’émission et affichent, par conséquent, leurs couleurs et leurs formes distinctes qui en font des aimants photogéniques pour l’intérêt public. Ce n’est pas un hasard si l’une des premières images du télescope spatial James Webb (le plus grand télescope optique dans l’espace) rendue publique était un PN.

    Le PN, avec le nom plutôt disgracieux de « IPHASX J055226.2 + 323724 », n’est que le troisième exemple d’une association entre un PN et un OC sur les ~ 4 000 PNe connus dans notre Galaxie. Il semble également être le plus ancien PN jamais trouvé. La petite équipe dirigée par le professeur Quentin PARKER, directeur du HKU LSR, a déterminé quelques propriétés intéressantes pour leur découverte : les auteurs ont trouvé que le PN a un « âge cinématique » de 70 000 ans. Cette estimation est basée sur la vitesse d’expansion de la nébuleuse, telle que déterminée à partir des lignes d’émission PN, et en supposant que cette vitesse est restée effectivement la même depuis le début, et est le temps écoulé depuis que la coquille nébulaire a été éjectée pour la première fois par l’hôte, un étoile mourante. Cela se compare aux âges PN typiques de 5 000 à 25 000 ans. C’est vraiment une grande vieille dame en termes de PN mais bien sûr un simple « clin d’œil » en termes de la vie de l’étoile d’origine elle-même qui s’étend sur des centaines de millions d’années.

    Parce que cette « grande vieille dame » vit dans un amas stellaire, cet environnement permet à l’équipe de déterminer de puissants paramètres supplémentaires impossibles pour la population générale de PN galactique. Celles-ci incluent l’estimation de la masse de l’étoile progénitrice du PN lorsqu’elle a éteint la séquence principale stellaire, telle que dérivée des propriétés observées des milliers d’étoiles de l’amas lorsqu’elles sont tracées dans un soi-disant diagramme couleur-magnitude. L’équipe peut également estimer la masse résiduelle de l’étoile centrale qui a éjecté le PNe via des isochrones théoriques et observer les propriétés de l’étoile centrale chaude et bleue. En conséquence, ils ont calculé la masse de l’étoile qui a éjecté la coquille gazeuse PN à sa naissance et la quantité de masse restante dans son noyau chaud résiduel qui se contracte (qui est déjà une étoile dite « naine blanche »). Les nouvelles données « Gaia » pour l’étoile centrale bleu chaud PN fournissent également une bonne estimation de la distance permettant de déterminer la taille réelle du PN à cet âge extrême à 3,2 pc (parsec, une unité de mesure astronomique pour l’espace interstellaire avec 1 pc équivaut à 3,26 années-lumière) de diamètre – sans surprise peut-être aussi à l’extrémité des tailles physiques PN connues.

    L’ancien doctorant de HKU, le Dr Vasiliki FRAGKOU, le premier auteur de l’étude, a déclaré : « Je suis tellement excité de pouvoir travailler sur ces rares cas fascinants d’associations OC-PN, car ils continuent à produire des résultats scientifiques importants, comme les trois cas que nous ont trouvé des PN papillon (bipolaires) en termes de forme, tous sont très faibles et très évolués, et tous ont une chimie de type I en fonction de leurs raies d’émission, et bien sûr tous ont des masses progénitrices intermédiaires à élevées.

    L’auteur correspondant, le professeur Quentin Parker, a déclaré: « Ce n’est que le troisième exemple d’un PN trouvé dans un amas d’étoiles ouvert galactique, et mon groupe a trouvé les trois exemples confirmés. Ils sont incroyablement rares mais aussi très importants car ces beaux objets nous permettent de déterminer indépendamment des points sur la soi-disant relation de masse initiale à finale (IFMR) pour les étoiles – une relation astrophysique importante – indépendamment de la méthode traditionnelle d’utilisation des naines blanches dans les amas. Curieusement, tous nos points se situent juste en dessous de la tendance empirique IFMR actuellement établi mais ajoute au « pli » dans cette relation trouvé récemment dans la gamme de masse solaire 2-3 pour la masse progénitrice originale par Marigo et al dans la revue Nature Astronomy Nos points OC-PN se trouvent fortuitement dans des régions actuellement peu peuplées de l’IFMR, ce qui les rend encore plus précieux. »

    Le co-auteur, le professeur Albert ZILJSTRA, Hung Hing Ying Distinguished Visiting Professor in Science and Technology à HKU LSR de l’Université de Manchester a commenté les durées de vie de la visibilité des PN qui étaient auparavant beaucoup plus courtes dans la galaxie générale. « Ce nouveau résultat implique que l’emplacement d’un PN dans un OC fournit un environnement adapté pour permettre au PNe de s’étendre et de s’estomper sans perturbation par l’ISM ambiant (qui est généralement beaucoup plus faible dans un OC) et non comme ce serait le cas dans La galaxie. »

    Source de l’histoire :

    Matériaux fourni par L’Université de Hong-Kong. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

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