En utilisant le télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA avec les données du Very Large Telescope (VLT) de l’ESO, deux équipes d’astronomes ont capturé une image dans l’infrarouge moyen d’un système de quatre spirales serpentines de poussière autour de deux étoiles Wolf-Rayet vieillissantes dans un système connu sous le nom d’Apep (2XMM J160050.7-514245).
Les étoiles Wolf-Rayet sont une classe rare d’étoiles binaires massives, où est forgé le premier carbone de l’Univers.
On estime qu’il n’en existe qu’un millier dans notre galaxie, la Voie lactée, qui contient au total des centaines de milliards d’étoiles.
Parmi les quelques centaines d’étoiles binaires Wolf-Rayet observées à ce jour, le système Apep est le seul exemple contenant deux étoiles Wolf-Rayet de ce type dans notre Voie lactée.
Dans une nouvelle recherche, l’astronome Ryan White de l’Université Macquarie et ses collègues ont cherché à affiner l’orbite des étoiles Wolf-Rayet dans le système Apep.
Ils ont combiné des mesures précises de l’emplacement de l’anneau à partir de l’image Webb avec la vitesse d’expansion des coquilles à partir d’observations prises par le VLT sur huit ans.
« Il s’agit d’un système unique en son genre avec une période orbitale extrêmement longue », a déclaré White.
« La prochaine orbite la plus longue pour un binaire poussiéreux Wolf-Rayet est d’environ 30 ans. La plupart ont des orbites entre deux et dix ans. »
« Regarder les nouvelles observations de Webb, c’était comme entrer dans une pièce sombre et allumer la lumière – tout était visible », a déclaré le Dr Han.
« Il y a de la poussière partout dans l’image Webb, et le télescope montre que la majeure partie a été rejetée dans des structures répétitives et prévisibles. »
Les observations de Webb ont fourni une première en son genre : une image nette dans l’infrarouge moyen d’un système de quatre spirales serpentines de poussière, l’une s’étendant au-delà de la suivante exactement selon le même motif. Les télescopes au sol n’avaient détecté qu’un seul obus avant que Webb ne révèle les quatre.
L’image Webb, combinée à plusieurs années de données du VLT, a permis de réduire la fréquence à laquelle les deux paires se croisent : une fois tous les 190 ans.
Sur chaque orbite incroyablement longue, les étoiles se croisent pendant 25 ans et forment de la poussière.
Les observations de Webb ont également confirmé qu’il existe trois étoiles liées gravitationnellement les unes aux autres dans ce système.
La poussière éjectée par les deux étoiles Wolf-Rayet est coupée par une troisième étoile, une supergéante massive, qui creuse un trou dans chaque nuage de poussière en expansion depuis son orbite plus large.
« Webb nous a donné la preuve irréfutable que la troisième étoile est liée gravitationnellement à ce système », a déclaré le Dr Han.
Les chercheurs connaissent la troisième étoile depuis que le VLT a observé la coquille la plus brillante et les étoiles en 2018, mais les observations de Webb ont conduit à un modèle géométrique mis à jour, établissant ainsi le lien.
« Nous avons résolu plusieurs mystères avec Webb », a déclaré le Dr Han.
« Le mystère restant est la distance précise entre les étoiles et la Terre, ce qui nécessitera de futures observations. »
