Astronomie : découverte d'une étoile de masse record

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La région HII NGC 3603, avec le jeune et dense amas ouvert au cœur duquel se situe A1.

11 juin 2007. – Une équipe d'astronomes de l'Université de Montréal au Canada a annoncé avoir identifié l'étoile la plus massive connue à ce jour : 114 masses solaires. Cette étoile, nommée A1, se trouve au cœur d'un amas ouvert jeune et très dense appelé HD 97950, lui-même situé au sein de la nébuleuse NGC 3603, dans la constellation de la Carène, à environ 20 000 années-lumière du système solaire[1].

Le précédent « record », detenu par WR 20a avec 83 masses solaires, se trouve ainsi largement dépassé. D'autres étoiles avaient déjà par le passé été annoncées comme ayant une masse encore bien supérieure, comme LBV 1806-20 ou l'étoile du pistolet, mais elles ont toujours été rétrogradées par la suite, la plupart du temps en s'apercevant qu'il s'agissait en fait d'étoiles doubles.

Mesurer la masse d'une étoile est en effet une opération très complexe, et les résultats, fortement dépendant des modèles élaborés pour décrire la physique stellaire, sont souvent entachés d'imprécisions importantes. A1 possède cependant quelques particularités qui, comme pour WR 20a, ont permit de mesurer très précisément sa masse :

Animation simulant les orbites de deux corps de masses identiques autour de leur barycentre commun, vue du dessus.

Tout d'abord, il s'agit d'une binaire spectroscopique : deux étoiles orbitant l'une autour de l'autre et ne pouvant pas être séparées visuellement, mais dont le mouvement orbital est mis en évidence par la variation de la vitesse radiale des deux composantes du système. En mesurant précisément le déplacement par effet Doppler-Fizeau des raies spectrales de l'étoile[2], il est possible d'obtenir tous les paramètres orbitaux sauf l'inclinaison du plan orbital par rapport à la ligne de visée[3].

Or A1 est également une binaire à éclipses, les deux composantes s'éclipsant mutuellement à chaque révolution — ce qui signifie que l'inclinaison est très proche ou égale à 90°, le plan de l'orbite étant parallèle à la ligne de visée — révélant ainsi aux astronomes le dernier paramètre orbital manquant. Les lois de la mécanique céleste permettent ensuite de déduire de toutes ces données les masses individuelles de chacune des composantes du système : 114 masses solaires pour la plus massive, et 84 pour la seconde.

La masse de A1 est très proche de ce que les astrophysiciens considèrent comme la limite maximale pour une étoile de l'univers local — environ 150 masses solaires — les étoiles plus massives étant instables : l'action « répulsive » qu'exerce la pression de radiation sur les parties les plus externes de l'étoile finit par dépasser l'action de la gravité, une partie de la surface se trouve « souflée », l'étoile subissant alors une perte de masse[4].

L'équipe à l'origine de cette découverte a également annoncé que des analyses étaient en cours sur plusieurs autres astres de la Voie lactée, ainsi qu'une autre étoile de NGC 3603[5], suspectées d'être aussi massive sinon plus que A1.

Notes

  1. Voir cette image pour une localisation précise de A1 au sein de NGC 3603.
  2. Ces données ont été obtenues grâce à un nouvel instrument spécialement développé pour réaliser ce genre de mesures et situé au Very Large Telescope au Chili.
  3. Voir l'article détaillé binaire spectroscopique sur Wikipédia pour le détail des calculs menant à ce résultat.
  4. Voir limite d'Eddington.
  5. Étoile marquée C sur la carte de NGC 3603.

Sources