Les masers à hydrogène révèlent de nouveaux secrets d’une étoile massive

En utilisant l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) pour étudier les masers autour de l’étrange étoile MWC 349A, les scientifiques ont découvert quelque chose d’inattendu : un jet de matière inédit se lançant depuis le disque de gaz de l’étoile à des vitesses incroyablement élevées. De plus, ils pensent que le jet est causé par de fortes forces magnétiques entourant l’étoile.

Cette découverte pourrait aider les chercheurs à comprendre la nature et l’évolution des étoiles massives et comment les masers à hydrogène se forment dans l’espace. Les nouvelles observations ont été présentées aujourd’hui (9 janvier) lors d’une conférence de presse lors de la 241e réunion de l’American Astronomical Society (AAS) à Seattle, Washington.

Situé à environ 3 900 années-lumière de la Terre dans la constellation du Cygne, les caractéristiques uniques du MWC 349A en font un point chaud pour la recherche scientifique dans les longueurs d’onde optiques, infrarouges et radio. L’étoile massive – environ 30 fois la masse du soleil – est l’une des sources radio les plus brillantes du ciel et l’un des rares objets connus pour avoir des masers à hydrogène. Ces masers amplifient les émissions radio micro-ondes, ce qui facilite l’étude de processus qui sont généralement trop petits pour être vus. C’est cette caractéristique unique qui a permis aux scientifiques de cartographier en détail le disque du MWC 349A pour la première fois.

“Un maser est comme un laser naturel”, a déclaré Sirina Prasad, assistante de recherche de premier cycle au Centre d’astrophysique | Harvard & Smithsonian (CfA), et l’auteur principal de l’article. “C’est une zone de l’espace extra-atmosphérique qui émet une sorte de lumière très brillante. Nous pouvons voir cette lumière et la retracer jusqu’à son origine, ce qui nous rapproche un peu plus pour comprendre ce qui se passe réellement.”

Tirant parti du pouvoir de résolution de la bande 6 d’ALMA, développée par le National Radio Astronomy Observatory (NRAO) de la National Science Foundation des États-Unis, l’équipe a pu utiliser les masers pour découvrir les structures inédites dans l’environnement immédiat de l’étoile. Qizhou Zhang, astrophysicien senior au CfA, et chercheur principal du projet a ajouté : « Nous avons utilisé des masers générés par l’hydrogène pour sonder les structures physiques et dynamiques du gaz entourant le MWC 349A et avons révélé un disque de gaz aplati d’un diamètre de 50 ua, environ la taille du système solaire, confirmant la structure de disque presque horizontale de l’étoile. Nous avons également trouvé un composant de jet en mouvement rapide caché dans les vents s’éloignant de l’étoile.

Le jet observé éjecte de la matière loin de l’étoile à une vitesse fulgurante de 500 km par seconde. Cela revient à parcourir la distance entre San Diego, en Californie, et Phoenix, en Arizona, en un clin d’œil. Selon les chercheurs, il est probable qu’un jet se déplaçant aussi rapidement soit lancé par une force magnétique. Dans le cas de MWC 349A, cette force pourrait être un vent magnétohydrodynamique, un type de vent dont le mouvement est dicté par l’interaction entre le champ magnétique de l’étoile et les gaz présents dans son disque environnant.

“Notre compréhension précédente de MWC 349A était que l’étoile était entourée d’un disque en rotation et d’un vent photo-évaporant. Des preuves solides d’un jet collimaté supplémentaire n’avaient pas encore été vues dans ce système. Bien que nous ne sachions pas encore avec certitude où il d’où vient ou comment il est fabriqué, il se pourrait qu’un vent magnétohydrodynamique produise le jet, auquel cas le champ magnétique est responsable du lancement du matériau en rotation à partir du système », a déclaré Prasad. “Cela pourrait nous aider à mieux comprendre la dynamique disque-vent du MWC 349A et l’interaction entre les disques circumstellaires, les vents et les jets dans d’autres systèmes stellaires.”