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Découverte d’une nébuleuse planétaire remarquable
1er juin 2001
Les nébuleuses planétairessont des enveloppes de gaz provenant d’étoiles en fin d’évolution. Lorsqu’une étoile semblable au Soleil a terminé de brûler l’hydrogène et l’hélium dans ses profondeurs, il n’en subsiste qu’un résidu très dense entouré d’une atmosphère ténue, le reste de la matière s’étant échappé sous la forme de vents stellaires. La collision des vents provenant d’époques différentes entraîne des augmentations de densités locales, visibles sous formes de coquilles de formes plus ou moins complexes lorsqu’elles sont ionisées et excitées par les photons de l’étoile centrale, devenue très chaude. Jusqu’à tout récemment le nombre de nébuleuses planétaires connues dans le halo de notre galaxie ne s’élevait qu’à une dizaine. Ce nombre est en passe d’augmenter rapidement, grâce aux relevés spectroscopiques profonds pour la recherche de quasars et de galaxies à raies d’émission, qui permettent également de détecter des étoiles à raies d’émission et des nébuleuses planétaires. Une nouvelle nébuleuse planétaire dans le halo de la Galaxie Le fameux Second Byurakan Survey, effectué en Arménie dans les années 80-90, a été à l’origine d’une découverte particulièrement intéressante. Gaghik Tovmassian, actuellement en poste au Mexique, a été intrigué par un objet originellement classifié comme variable cataclysmique, SBS 1150+599A. Le spectre de cet objet, très inhabituel, comporte un continu bleu, quelques raies d’émission étroites et décalées vers le bleu, et la raie interdite [OIII] à 5007 Angstrom, de très faible intensité. Lors d’une réunion Astronomique se tenant au Mexique, Gaghik Tovmassian a montré ce spectre à Grazyna Stasinska, de l’Observatoire de Meudon, qui a d’emblée émis l’hypothèse d’une nébuleuse planétaire.
Toutefois, le spectre n’est pas vraiment typique d’une nébuleuse planétaire. Il ne possède qu’une seule raie interdite entre 4000 et 7000 Angstrom et celle-ci est extrêmement faible, comme le montre l’encart de la figure ci-contre, représentant un spectre de l’objet obtenu en totalisant 8400 secondes de pose au téléscope de 2.1 m de San Pedro Martir (Mexique). Pour produire le spectre observé, il faut que la nébuleuse planétaire soit excitée par une étoile très chaude (de température au moins 70000K). De plus, son enveloppe gazeuse doit être en partie transparente aux photons ionisants émis par l’étoile pour expliquer l’absence de zone produisant les raies dites de basse excitation. Ces deux conditions, à vrai dire, ne sont pas exceptionnelles pour des nébuleuses planétaires. Ce qui l’est beaucoup plus, c’est l’extrême faiblesse de la raie de [OIII] 5007, qui implique une abondance d’oxygène très petite. Une étude plus approfondie a permis d’éliminer de façon quasi certaine les hypothèses alternatives quant à la nature de cet objet (variable cataclysmique, étoile symbiotique, galaxie du groupe local etc...) et de retenir l’hypothèse de la nébuleuse planétaire comme étant de loin la plus probable. Des modèles de photoionisation construits par Grazyna Stasinska ont montré que l’abondance en oxygène de cette nébuleuse planétaire (maintenant rebaptisée PN G135.9+55.9 selon la nomenclature du Strasbourg-ESO Catalogue of Galactic Planetary Nebulae) est largement inférieure à celle des nébuleuses planétaires connues jusqu’à présent. Selon les hypothèses adoptées sur les caractéristiques de la nébuleuse et de son étoile excitatrice, le rapport O/H dans PN G135.9+55.9 se situerait entre un centième et un millième de celui mesuré dans le Soleil. Il s’agirait donc de la nébuleuse planétaire la plus pauvre en oxygène que l’on connaisse à ce jour ! L’abondance d’oxygène dans l’enveloppe de la nébuleuse reflète vraisemblablement la composition chimique du gaz à partir duquel s’est formée l’étoile-mère. C’est donc que l’étoile est très ancienne, peut-être plus ancienne que les amas globulaires les plus vieux. Ou bien qu’elle a été formée à partir d’un matériau quasiment primitif accrété par notre galaxie. Quelle que soit la réponse, elle entraînera d’autres questions sur la formation du halo de notre galaxie et l’évolution des étoiles extrêment pauvres en métaux. A suivre ... ----
Référence : Tovmassian, G.H., Stasinska, G., Chavushyan, V.H., Zharikov, S.V., Gutierrez, C., Prada, F., "SBS 1150+599A : an extremely oxygen-poor planetary nebula in the Galactic halo ?", 2001, Astronomy & Astrophysics, sous presse, astro-ph/0104222. Contact : Grazyna Stasinska (Département DAEC, Observatoire de Paris)
Dernière modification le 22 février 2013
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> Discovery of a remarkable planetary nebula
Discovery of a remarkable planetary nebula
1er juin 2001
Planetary nebulae are gaseous envelopes produced by stars at the end of their evolution. When a Sun-like star has finished burning hydrogen and helium in its interior, only a very dense core is left surrounded by a tenuous atmosphere, all the rest having escaped from the star through stellar winds. Collisions of stellar winds produced at various epochs induce local density enhancements, which can be observed as shells, more or less complex in shape, when they are ionized and excited by the photons emitted by the central star now very hot. Until recently, the number of planetary nebulae known in the halo of our galaxy amounted to roughly ten. This number is about to increase rapidly, thanks to spectroscopic surveys aimed at finding quasars and emission line galaxies and which also allow to discover emission line stars and planetary nebulae. A new planetary nebula in the Galactic halo The famous Second Byurakan Survey,carried out in Armenia in the 80-90ties, is at the origin of a particularly interesting discovery. Gaghik Tovmassian, presently working in Mexico, became intreagued by an object originally classified as a cataclysmic variable : SBS 1150+599A. The very unusual spectrum of this object shows a blue continuum, a few narrow and blue-shifted emission lines, and the forbidden line [OIII] at 5007 Angstrom, of very weak intensity. During an Astronomical meeting held in Mexico, Gaghik Tovmassian showed this spectrum to Grazyna Stasinska, from Meudon Observatory, who at once emitted the hypothesis of a planetary nebula.
However, the spectrum is not really typical of a planetary nebula either. It has only one forbidden line in the 4000 - 7000 Angstrom range, and this line is extremely weak, as seen in the inset of the figure which represents the spectrum of the object obtained with a total 8400 sec integration time at the 2.1m telescope of San Pedro Martir (Mexico). In order to produce the observed spectrum, a planetary nebula must be excited by a very hot star (of effective temperature at least 70000K). Moreover, its gaseous envelope must be partly transparent to the ionizing photons emitted by the star in order to explain the absence of a zone producing the so-called low-excitation lines. Actually, these two conditions are not exceptional for planetary nebulae. What is exceptional is the extreme weakness of the [OIII]5007 line, which implies a very small oxygen abundance. A more detailed study allowed to eliminate with good confidence the alternative interpretations concerning the nature of this object (cataclysmic variable, symbiotic star, galaxy from the local group etc...) and to retain the planetary nebula hypothesis as being by far the most probable. Photonionization models constructed by Grazyna Stasinska showed that the oxygen abundance of this planetary nebula (now called PN G135.9+55.9 following the nomenclature of the Strasbourg-ESO Catalogue of Galactic Planetary Nebulae)is by far inferior to the one of the planetary nebulae known so far. Depending on the hypothesis adopted for the characteristics of the nebula and its central star, the O/H ratio in PN G135.9+55.9 would lie between one hundredth and one thousandth of the value measured in the Sun. This would be the most oxygen-poor planetary nebula known so far ! The abundance of oxygen in the nebular envelope probably reflects the chemical composition of the gas out of which the parent star was formed. This could mean that the star is very old, may be older than the oldest globular clusters. Or may be the star formed out of almost pristine meterial accreted by our Galaxy. Whatever the answer will be, it will bring further questions regarding the formation of the halo of our Galaxy and the evolution of extremely metal-poor stars. To be continued ...
Reference : Tovmassian, G.H., Stasinska, G., Chavushyan, V.H., Zharikov, S.V., Gutierrez, C., Prada, F., "SBS 1150+599A : an extremely oxygen-poor planetary nebula in the Galactic halo ?", 2001, Astronomy & Astrophysics, in press, astro-ph/0104222. Contact : Grazyna Stasinska (Département DAEC, Observatoire de Paris)
Dernière modification le 4 mars 2013
