Première image 3D de l’environnement proche d’une étoile supergéante chaude

HD 62623 est une étoile supergéante chaude plutôt exotique : contrairement à sa jumelle Deneb, et à la quasi-totalité des autres étoiles de même classe spectrale, elle est entourée d’un environnement circumstellaire dense et complexe contenant à la fois du plasma et de la poussière. Or les supergéantes chaudes, très brillantes, sont supposées posséder de puissants vents stellaires qui, entretenus par la très forte luminosité de l’étoile, devraient empêcher l’accumulation de matière et la formation de poussière dans leur environnement proche. Afin de mieux comprendre les processus physiques en jeu dans ce type d’objets, il est nécessaire, d’une part de démêler la géométrie des zones d’émission du gaz et de celle de la poussière et d’autre part d’accéder à la cinématique (mouvement) de l’environnement le plus proche de l’étoile.

Grâce à des observations interférométriques réalisées avec l’instrument infrarouge AMBER (Astronomical Multiple BEam Recombiner) installé sur le Very Large Telescope Interferometer (VLTI) de l’ESO au Chili, l’équipe conduite par Florentin Millour et Anthony Meilland a réussi, en utilisant simultanément des observations à très haute résolution angulaire et à haute résolution spectrale, à synthétiser une image 3D de HD 62623 à travers un télescope virtuel d’environ 130 m de diamètre (les plus grands télescopes mondiaux existants font 8 à 10 m de diamètre). Ils ont de plus grandement amélioré cette image en adaptant une technique dite « d’auto-calibration » utilisée en interférométrie radio (3). L’image 3D obtenue montre ainsi non seulement la forme de l’environnement proche de HD 62623, mais aussi sa cinématique. Cette dernière information précieuse était jusqu’à présent perdue lors de la reconstruction des images.

L’image 3D obtenue a ainsi permis de localiser précisément la zone de formation de la poussière et de mettre en évidence la cinématique du gaz autour de l’étoile, qui se trouve être en rotation Képlérienne (4), tout comme les planètes dans notre système solaire (voir figure ci-dessous). La présence d’un compagnon proche, de masse comparable à celle du Soleil, semble être la clé du mystère de la présence d’un tel disque autour de HD 62623. Bien que ce compagnon, qui est plusieurs dizaines de milliers de fois moins brillant que l’étoile centrale, ne puisse être détecté directement dans les images, sa présence est trahie par l’existence d’une cavité séparant le disque de gaz de l’étoile centrale. La binarité semble donc pouvoir expliquer les caractéristiques exotiques de HD62623, comme celle de nombreuses autres étoiles massives en fin de vie, comme par exemple Eta Carinae (l’une des étoiles les plus massives de notre Galaxie).

Cette nouvelle technique d’imagerie 3D va permettre de mieux comprendre de nombreux objets astrophysiques encore relativement méconnus et surtout trop petits pour être sondés avec des télescopes classiques, tels les disques et jets des étoiles jeunes, ou encore les régions centrales des noyaux actifs de galaxies.

Pour en savoir plus sur AMBER : Communiqué de presse du lancement d’AMBER avec le film sur l’instrument (http://www.insu.cnrs.fr/a695,teleobjectif-geant-observer-ciel.html)
Site AMBER au LAOG (http://www-laog.obs.ujf-grenoble.fr/amber/)

Les quatre dômes des télescopes auxilliaires (AT) du Very Large Telescope Interferometer (VLTI) situé au mont Paranal, Chili. © F. Millour, OCA, Nice, France.