La modélisation 3D apporte de nouvelles informations sur la nébuleuse de l’oeil de chat

La Modélisation 3d Apporte De Nouvelles Informations Sur La Nébuleuse

Les scientifiques ont développé le premier modèle informatique tridimensionnel de la nébuleuse de l’œil de chat, révélant une paire d’anneaux symétriques qui encerclent la couche externe du nuage cosmique. Cette symétrie suggère qu’ils ont été formés par un jet de gaz, ce qui fournit des preuves solides d’une étoile binaire au centre de la nébuleuse.

Dirigée par Ryan Clairmont, un lycéen américain passionné d’astronomie, la recherche a vu ses résultats publiés dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.

La modelisation 3D apporte de nouvelles informations sur la nebuleuse
Une comparaison du modèle tridimensionnel de la nébuleuse Cat’s Eye créé par Clairmont et de l’enregistrement réalisé par le télescope spatial Hubble. Crédit : Ryan Clairmont (à gauche), NASA, ESA, HEIC et The Hubble Heritage Team (STScI/AURA) (à droite)

Les nébuleuses planétaires sont formées à partir de l’éjection de la couche externe de gaz des étoiles de masse solaire mourantes, créant une structure colorée en forme de coquille distincte de ces objets.

Également connue sous le nom de NGC 6543, la nébuleuse de l’œil de chat est l’une des nébuleuses planétaires les plus complexes connues. Elle se trouve à un peu plus de trois mille années-lumière de la Terre, dans la constellation de Draco.

Auparavant, la nébuleuse était photographiée par le télescope spatial Hubble en haute résolution, révélant une structure complexe de nœuds, de coquilles sphériques et de filaments en forme d’arc. Cette structure mystérieuse a déconcerté les astrophysiciens car elle ne pouvait pas être expliquée par les théories précédemment acceptées pour la formation des nébuleuses planétaires.

Des recherches plus récentes ont montré que les jets de gaz seraient des mécanismes de modélisation potentiels dans des nébuleuses planétaires complexes telles que NGC 6543, mais ils n’avaient pas encore de modèle détaillé.

Clairmont a décidé d’essayer d’établir la structure 3D détaillée de Cat’s Eye pour en savoir plus sur le mécanisme potentiel qui lui a donné sa forme complexe. Pour cela, il a sollicité les conseils des professeurs Wolfgang Steffen, de l’Université nationale autonome du Mexique, et Nico Koning, de l’Université de Calgary.

Koning, selon le site Physiquea été responsable du développement de SHAPE, un logiciel de modélisation astrophysique 3D particulièrement adapté aux nébuleuses planétaires.

Les données de Hubble ont aidé à construire un modèle 3D de la nébuleuse de l’œil de chat

Pour reconstruire la structure tridimensionnelle de la nébuleuse de l’œil de chat, les chercheurs ont utilisé les données spectrales de l’observatoire national de San Pedro Martir au Mexique, qui ont fourni des informations détaillées sur le mouvement interne de la matière dans la nébuleuse.

Parallèlement à ces données et aux images de Hubble, Clairmont a construit un modèle 3D, établissant que des anneaux de gaz à haute densité étaient enroulés autour de la couche externe de Cat’s Eye.

Étant donné que les anneaux sont presque parfaitement symétriques les uns aux autres, Clairmont pense que cela suggère qu’ils ont été formés par un jet – un flux de gaz à haute densité éjecté dans des directions opposées depuis l’étoile centrale de la nébuleuse.

Le jet a exercé une précession, qui est similaire au mouvement oscillant d’une toupie en rotation. Au fur et à mesure que le jet oscillait (ou précédait), il dessinait un cercle, créant les anneaux autour de l’œil du chat.

Cependant, les données indiquent que les anneaux ne sont que partiels, ce qui indique que le jet de précession n’a jamais effectué une rotation complète de 360 ​​degrés et que l’émergence des jets n’a été qu’un phénomène de courte durée.

La durée des écoulements est une information importante pour la théorie des nébuleuses planétaires. Étant donné que seules les étoiles binaires peuvent alimenter un jet de précession dans une nébuleuse planétaire, les découvertes de l’équipe sont des preuves solides qu’un tel système existe au centre de Cat’s Eye.

Comme l’angle et la direction du jet ont changé au fil du temps, il a probablement formé toutes les caractéristiques vues dans Cat’s Eye, y compris les jets et les nœuds. À l’aide du modèle 3D, les chercheurs ont pu calculer l’angle d’inclinaison et l’ouverture du jet de précession en fonction de l’orientation des anneaux.

« Quand j’ai vu la nébuleuse de l’oeil de chat pour la première fois, j’ai été émerveillé par sa structure magnifique et parfaitement symétrique », a déclaré Clairmont, récemment admis à l’université de Stanford. « J’ai été encore plus surpris que sa structure 3D ne soit pas entièrement comprise. »

Il dit que c’était très gratifiant de pouvoir faire des recherches en astrophysique qui ont vraiment un impact sur le terrain. « Les jets de précession dans les nébuleuses planétaires sont relativement rares, il est donc important de comprendre comment ils contribuent à la formation de systèmes plus complexes comme Cat’s Eye. »

En fin de compte, a-t-il dit, comprendre comment se forment les jets de précession donne un aperçu du destin éventuel de notre Soleil, « qui deviendra un jour une nébuleuse planétaire ».

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