108 ans après la découverte fondamentale par Henrietta Leavitt des propriétés des étoiles variables dites « Céphéides » pour mesurer les distances dans l’Univers, une équipe internationale de scientifiques coordonnée par un chercheur du Laboratoire Lagrange - Observatoire de la Côte d’Azur/Université Côte d'Azur/CNRS, a fait un pas de plus dans la compréhension de ces étoiles. Cette équipe a observé la Céphéide Carinae (l Car) avec l’instrument MATISSE, situé à Paranal (Chili). MATISSE est un interféromètre qui recombine la lumière recueillie par 4 télescopes du VLT, offrant ainsi la possibilité d’observer la géométrie des objets très lointains, ou d’en réaliser des images aussi détaillées que le ferait un télescope virtuel de 100 mètres de diamètre. Cet instrument, conçu et réalisé principalement à l’Observatoire de la Côte d’Azur, a été installé au Chili à l’automne 2017, et commence tout juste à donner ses premiers résultats scientifiques.
À l’aide de MATISSE, les chercheurs ont pu observer l Car dans l’infrarouge moyen, simultanément en bande L, M et N, une gamme de longueur d’ondes qui n’était pas accessible auparavant avec cette résolution spatiale, et qui est idéale pour contraindre la composition en gaz ou en poussière des environnements stellaires. Ces observations ont permis de découvrir une émission continue en bande L provenant d’une enveloppe sphérique entourant cette étoile. L’absence de poussière autour de cette étoile est également confirmée par l’absence d’émission caractéristique en bande N, ce qui oriente les chercheurs pour la première fois à imaginer une enveloppe constituée de gaz ionisé autour de cette Céphéide. Ce gaz aurait été ionisé par les chocs répétitifs qui se produisent lors des pulsations de l’étoile. Pour déterminer cela, les scientifiques ont comparé un modèle d’enveloppe de gaz ionisé avec les observations de MATISSE, ainsi que des observations du télescope spatial Spitzer. Le modèle obtenu prédit une enveloppe de gaz plus compacte que celle observée par MATISSE, ce qui permet d’envisager de nouvelles pistes d’exploration de la physique de ces enveloppes.
Illustration de l’observation de l Car en bande L (longueur d’onde de 3.2 to 3.9 μm).
L’échelle montrée est mesurée en millisecondes d’arc (mas). 1 mas est l’équivalent de la taille d’un petit pois vu à 1000 km
Ces recherches permettent d’apporter de nouvelles preuves de l’existence d’enveloppes circumstellaires autour des Céphéides, dont l’émission est susceptible de biaiser la détermination de distance de ces étoiles. Les Céphéides sont le maillon central de l'échafaudage des échelles de distance dans l'univers, et sont actuellement la clef qui permet d’évaluer avec précision la vitesse d’expansion de l’Univers, c'est à dire la constante de Hubble-Lemaître. De nouvelles observations avec MATISSE sont attendues pour caractériser les enveloppes d'un échantillon plus large de Céphéides, et ainsi déterminer plus exactement leur rôle dans l’étalonnage des distances dans l’Univers.
Lien vers l'étude: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2021arXiv210317014H/abstract
Contacts
Vincent Hocdé, post-doctorant, Centre astronomique Nicolas Copernic de l'Académie des Sciences polonaise à Varsovie - vincent.hocde@oca.eu
Nicolas Nardetto, chargé de recherche CNRS, laboratoire Lagrange (CNRS-Université Côte d'Azur - Observatoire de la Côte d'Azur) – nicolas.nardetto@oca.eu
