Avec l’aide du télescope spatial de la NASA / ESA / CSA James Webb, les astronomes ont fait un grand bond en avant dans la compréhension de la façon dont la matière première des planètes rocheuses se rassemble. Ce matériau cosmique – la poussière de silicate cristalline et les hydrocarbures aromatiques polycycliques ont été étudiés au cœur d’une nébuleuse planétaire bipolaire spectaculaire appelée nébuleuse des papillons.
La nébuleuse des papillons, autrement connue sous le nom de NGC 6302, est parmi les nébuleuses planétaires les mieux étudiées.
Cette nébuleuse est située à environ 2 417 années-lumière de la Terre dans la constellation de Scorpius.
Sa forme de papillon s’étire pendant plus de deux années-lumière, soit environ la moitié de la distance du soleil à Proxima Centauri.
L’objet montre une morphologie bipolaire, complexe extrême, la présence de gaz d’excitation très élevé, de masse moléculaire élevée et de poussière de silicate cristalline.
«Les nébuleuses planétaires sont parmi les créatures les plus belles et les plus insaisissables du zoo cosmique», a déclaré l’astronome de l’Université de Cardiff, Mikako Matsuura et ses collègues.
«Ces nébuleuses se forment lorsque des étoiles avec des masses entre environ 0,8 et 8 fois la masse du soleil ont perdu la majeure partie de leur masse à la fin de leur vie.»
«La phase de nébuleuse planétaire est éphémère, ne dure que 20 000 ans.»
« Contrairement au nom, les nébuleuses planétaires n’ont rien à voir avec les planètes: la confusion de dénomination a commencé il y a plusieurs centaines d’années, lorsque les astronomes ont rapporté que ces nébuleuses sont apparues, comme des planètes. »
« Le nom est resté, même si de nombreuses nébuleuses planétaires ne sont pas du tout rondes – et que la nébuleuse des papillons est un excellent exemple des formes fantastiques que ces nébuleuses peuvent prendre. »
« La nébuleuse des papillons est une nébuleuse bipolaire, ce qui signifie qu’il a deux lobes qui se propagent dans des directions opposées, formant les » ailes « du papillon », ont-ils ajouté.
« Une bande sombre de gaz poussiéreuse se fait passer pour le« corps »du papillon. Ce groupe est en fait un tore en forme de section que nous voyons de côté, cachant l’étoile centrale de la nébuleuse – le noyau ancien d’une étoile semblable à un soleil qui dynamise la nébuleuse et la fait briller. »
«Le beignet poussiéreux peut être responsable de la forme insectoïde de la nébuleuse en empêchant le gaz de s’écouler de l’extérieur de l’étoile également dans toutes les directions.»
La nouvelle image de l’instrument infrarouge médian de Webb zoome sur le centre de la nébuleuse des papillons et son tore poussiéreux, offrant une vue sans précédent de sa structure complexe.
Les astronomes ont identifié près de 200 lignées spectrales, chacune contenant des informations sur les atomes et les molécules dans la nébuleuse.
Ces lignes révèlent des structures imbriquées et interconnectées tracées par différentes espèces chimiques.
Les chercheurs ont également identifié l’emplacement de l’étoile centrale de la nébuleuse de papillon, qui chauffe un nuage de poussière auparavant non détecté autour de lui, ce qui fait briller ce dernier aux longueurs d’onde infrarouge moyennes auxquelles Miri est sensible.
Avec une température de 220 000 Kelvin, c’est l’une des étoiles centrales les plus chaudes connues dans une nébuleuse planétaire de notre galaxie.
« Ce moteur stellaire flamboyant est responsable de la magnifique lueur de la nébuleuse, mais sa pleine puissance peut être canalisée par la bande dense de gaz poussiéreuse qui l’entoure: le tore », ont déclaré les auteurs.
« Les nouvelles données Webb montrent que le tore est composé de silicates cristallins comme le quartz ainsi que des grains de poussière de forme irrégulière. »
«Les grains de poussière ont des tailles sur l’ordre d’un millionième de mètre – en grande partie, en ce qui concerne la poussière cosmique – indiquant qu’elles se développent depuis longtemps.»
« En dehors du tore, l’émission de différents atomes et molécules prend une structure multicouche. »
«Les ions qui nécessitent la plus grande quantité d’énergie pour se former sont concentrés près du centre, tandis que ceux qui nécessitent moins d’énergie sont trouvés plus loin de l’étoile centrale.»
« Le fer et le nickel sont particulièrement intéressants, traçant une paire de jets qui explosent vers l’extérieur de l’étoile dans des directions opposées. »
Curieusement, l’équipe a également repéré la lumière émise par des molécules à base de carbone appelées hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP).
« Ils forment des structures plates et annulaires, tout comme les formes en nid d’abeille trouvées dans les ruches », ont déclaré les astronomes.
«Sur Terre, nous trouvons souvent des HAP en fumée de feux de camp, d’échappement de voiture ou de toast brûlé.»
«Compte tenu de l’emplacement des HAP, nous soupçonnons que ces molécules se forment lorsqu’une« bulle »de vent de l’étoile centrale éclate dans le gaz qui l’entoure.»
«Il peut s’agir de la toute première preuve que les HAP se forment dans une nébuleuse planétaire riche en oxygène, offrant un aperçu important des détails de la façon dont ces molécules se forment.»
Les résultats ont été publiés cette semaine dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.
