Saturne est une icône. Il n'y a rien d'autre comme ça dans le système solaire, et c'est quelque chose que même les enfants reconnaissent. Mais il y a un objet éloigné que les astronomes appellent la nébuleuse de Saturne, car de loin, il ressemble à la planète, avec sa forme annelée prononcée.
La nébuleuse de Saturne n'a aucun rapport avec la planète, sauf dans sa forme. Il est à environ cinq mille années-lumière de là, donc dans un petit télescope de jardin, il ressemble à la planète. Mais lorsque les astronomes y entraînent de grands télescopes, l'illusion s'effondre.
Des scientifiques de l’Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) en Espagne ont participé à une étude récente sur la nébuleuse de Saturne. Leur article, intitulé «Une étude spectroscopique d'imagerie de la nébuleuse planétaire NGC 7009 avec MUSE» a été publié dans la revue Astronomy and Astrophysics. C’est la première étude détaillée d’une nébuleuse planétaire galactique avec le spectrographe de champ intégral MUSE (Multi-Unit Spectral Explorer) sur le très grand télescope (VLT) de l’ESO. L'auteur principal de l'étude est Jeremy Walsh, chercheur à l'Observatoire européen austral (ESO), siège du VLT.
La nébuleuse de Saturne est une nébuleuse planétaire, un nom malheureux pour ce type d'objet. La nébuleuse planétaire n'a rien à voir avec les planètes et tout à voir avec les étoiles. Une nébuleuse planétaire est en fait un reste stellaire: un cadavre brillant et brillant qui reste après qu'une étoile manque de carburant et meurt. Ce qui reste est une structure complexe de nuages de gaz à différentes températures, éclairée par une naine blanche au centre.
Ils ont été appelés nébuleuses planétaires lorsqu'ils ont été vus pour la première fois à travers des télescopes, car à distance, ils ressemblent aux géantes gazeuses de notre propre système solaire. Malheureusement, le nom est resté, confondant les astro-curieux depuis.
La nébuleuse de Saturne, ou NGC 7009 comme on l'appelle, est l'une des nébuleuses planétaires les plus complexes du monde, et cette complexité en fait un objet d'étude fascinant pour les astronomes et les astrophysiciens. Pourquoi ne serait-ce pas? Regardez-le.
Cette nouvelle étude est la première fois que l'instrument MUSE sur le VLT a été utilisé pour étudier une nébuleuse planétaire galactique. Les astronomes impliqués dans l'étude disent que MUSE a révélé une complexité inattendue dans la nébuleuse de Saturne.
La nébuleuse elle-même est constituée de gaz et de poussière expulsés par une étoile géante rouge à la fin de sa vie, éclairée par le nain blanc qui reste en son centre. Les astronomes le savent car ils peuvent voir tout le processus se dérouler dans d'autres étoiles à travers le ciel à différentes étapes de la vie. Mais ce qu'ils ne savent pas, c'est le détail de l'histoire de la formation d'une nébuleuse planétaire. Et ils n'aiment pas ne pas savoir.
L'instrument MUSE sur le VLT est idéal pour un travail comme celui-ci.
MUSE a la capacité puissante de détecter l'intensité de la lumière en fonction de sa couleur, ou longueur d'onde, dans chacun des pixels de ses images. En une seule image, MUSE peut obtenir 900 000 spectres de minuscules taches du ciel. Il peut capturer des images d'objets comme la nébuleuse planétaire en trois dimensions, et les astronomes ont utilisé toutes ces informations pour révéler une complexité inattendue dans la nébuleuse de Saturne. Ils ont découvert une série de structures associées à différents atomes et ions.
"L'étude a révélé que ces structures représentent de réelles différences de propriétés au sein de la nébuleuse, telles qu'une densité plus élevée et plus basse, ainsi que des températures plus élevées et plus basses", explique Jeremy Walsh, chercheur à l'Observatoire européen austral (ESO) et premier auteur du étude. Walsh rapporte que l'une des implications est que «des études historiques - et plus simples - basées sur l'apparence morphologique des nébuleuses planétaires semblent signaler des liens importants avec les conditions sous-jacentes dans le gaz.
En utilisant la puissance de l'instrument MUSE et du VLT, l'équipe derrière l'étude a révélé des données montrant que le gaz à l'intérieur de cette nébuleuse n'est en aucun cas uniforme. Leur papier cartographie les sous-formations de gaz et de poussière dans la nébuleuse de quatre températures et trois densités.
Ana Monreal Ibero, deuxième auteure de l'article et chercheuse à l'IAC, a souligné la présence et la distribution d'hydrogène et d'hélium dans la nébuleuse de Saturne. L'hydrogène et l'hélium sont les deux éléments les plus abondants de l'univers, et leurs caractéristiques dans la nébuleuse sont cruciales pour comprendre la formation de l'objet et la mort de la géante rouge qui l'a créé.
Concernant l'hydrogène, Ibero a déclaré: «La présence de poussière à l'intérieur d'une nébuleuse pourrait également être déduite du changement de couleur entre les différentes lignes d'émission d'hydrogène, dont la couleur attendue peut être déterminée par la théorie atomique. Notre équipe a constaté que la répartition de la poussière dans la nébuleuse n'est pas uniforme, mais montre une baisse au bord de la coque gazeuse interne. Ce résultat suggère des changements brusques dans l'éjection de la poussière lors des derniers crécelles de la mort de l'étoile de type solaire ou, alternativement, de la formation et de la destruction locales de la poussière.
En ce qui concerne l'hélium, la théorie actuelle de la nébuleuse dit que sa distribution dans une nébuleuse planétaire devrait être uniforme. Pour tester cela, les auteurs ont utilisé les données MUSE pour cartographier l'hélium dans la nébuleuse de Saturne. Ils ont trouvé des variations qui suivaient la morphologie de la coquille de la nébuleuse. "Cela implique que les méthodes actuelles de détermination de l'hélium doivent être améliorées, ou que l'hypothèse selon laquelle l'abondance est uniforme doit être rejetée." dit Monreal Ibero.
Les nébuleuses planétaires sont des objets fascinants. Leurs voiles lumineux et fantomatiques de gaz et de poussière sont irrésistibles à l'œil. C'est la première fois que MUSE est utilisé pour étudier une nébuleuse planétaire, et bien que la beauté de l'objet soit un peu envoûtante, c'est la science sous-jacente qui intrigue les astronomes et les astrophysiciens.
Les auteurs de l'article admettent qu'ils ne présentent qu'une quantité limitée d'analyses à certains égards. Mais leur travail montre que l'instrument MUSE est plein de potentiel. Comme ils le disent dans la conclusion de leur article, "Les observations démontrent l'énorme potentiel de cet instrument pour faire progresser les études spectroscopiques optiques des nébuleuses à émission étendue."
- Communiqué de presse de l'IAC: «La nébuleuse de Saturne révèle sa complexité»
- Communiqué de presse de l'ESO: «Les structures étranges de la nébuleuse de Saturne»
- Document de recherche: étude spectroscopique d'imagerie de la nébuleuse planétaire NGC 7009 avec MUSE
- Entrée Wikipédia: Nébuleuse de Saturne
- Page Web ESO: MUSE Multi Unit Spectroscopic Explorer
