Les étoiles Be : des rotateurs rapides dès leur naissance !
1er décembre 2006
Parmi les étoiles chaudes, certaines étoiles B sont connues pour être des rotateurs très rapides et pour s’entourer d’une enveloppe gazeuse anisotrope. Cette enveloppe circumstellaire, située dans les régions équatoriales de l’étoile, est alimentée par des éjections épisodiques de matière : c’est le phénomène Be. Les raies d’émission observées dans les spectres trouvent leur origine dans cette enveloppe. Toutefois les processus physiques qui sont à l’origine de l’éjection de matière des étoiles Be demeurent un mystère. Grâce au VLT, de l’ESO, équipé du spectrographe multi-objets GIRAFFE en mode MEDUSE, une équipe internationale d’astronomes, dont des chercheurs de l’Observatoire de Paris (GEPI), a observé plus de 500 étoiles chaudes (O, B, Be) des Petit et Grand Nuages de Magellan (figure 1). Leur étude met en lumière l’importance de la métallicité (ou composition chimique) sur la rotation et l’évolution des étoiles chaudes, et de ce fait ouvre de nouvelles voies d’investigation quant à la compréhension de l’origine du phénomène Be.
- Figure 1 : Champs observés avec le VLT GIRAFFE. A gauche : Dans le Grand Nuage de Magellan. A droite : Dans le Petit Nuage de Magellan. Le nord est en haut et l’ouest à droite. Cliquer sur l’image pour l’agrandir
Par ajustements de spectres théoriques aux spectres observés, les astronomes ont déterminé les paramètres fondamentaux (température effective, gravité de surface, vitesse de rotation projetée, et vitesse radiale) pour l’ensemble de ces étoiles. Les effets de la rotation rapide (exemple : aplatissement de l’étoile dû à la force centrifuge) ont été pris en compte dans la détermination des paramètres des étoiles Be. Ensuite, à l’aide d’outils statistiques et de sélections adéquates d’échantillons, ils ont mis en évidence (figure 2) que :
- Plus la métallicité de la galaxie est faible, plus les étoiles B et Be tournent vite. Ainsi elles tournent plus vite dans le Petit Nuage de Magellan (faible métallicité), que dans le Grand Nuage de Magellan (métallicité moyenne) et dans la Voie Lactée (forte métallicité). Ce résultat apporte une première validation observationnelle de précédents travaux théoriques, par une équipe genevoise, concernant l’impact de la métallicité sur la rotation. - Dans une galaxie de métallicité donnée, les progéniteurs des étoiles démarrent leur vie avec des vitesses différentes de rotation. Ainsi ceux des étoiles Be ont une vitesse de rotation plus grande que ceux des étoiles B. En conséquence, seules les étoiles B avec une vitesse de rotation suffisante au début de leur vie (>300 km/s) pourront devenir des étoiles Be. Par contre, celles dont la vitesse de rotation initiale est comprise entre 50 et 300 km/s, selon la métallicité, resteront des étoiles B.
- Figure 2 : Comparaisons des vitesses moyennes de rotation des échantillons en masses d’étoiles B et Be du Petit Nuage de Magellan (SMC), du Grand Nuage de Magellan (LMC) et de la Voie Lactée (MW). Les courbes théoriques de l’évolution de la vitesse de rotation au cours du temps pour des étoiles de masses différentes et pour des vitesses de rotation différentes au début de la séquence principale (ou ZAMS) sont aussi tracées. Cliquer sur l’image pour l’agrandir
Les astronomes ont également obtenu les premières estimations des distributions des vitesses de rotation des étoiles Be au début de leur vie sur la séquence principale (ZAMS, figure 3) et ont montré que ces distributions dépendent de la masse de ces étoiles et de la métallicité du milieu. Plus une future étoile Be est massive et formée dans un milieu peu métallique, plus elle tourne vite ; au point que les étoiles Be les plus massives du Petit Nuage de Magellan seraient des rotateurs critiques, c’est à dire à la limite de la stabilité. On peut donc supposer que la rotation critique aurait pu être couramment atteinte par les étoiles massives de 1ères générations, que l’on pense extrêmement déficientes en métaux.
- Figure 3 : Distributions, en fonction de la masse des étoiles, des vitesses de rotation des étoiles Be, des Petit (SMC) et Grand (LMC) Nuages de Magellan et de la Voie Lactée (MW), au début de leur vie sur la séquence principale (ZAMS). Le nombre d’étoiles par échantillons est inscrit à côté de chaque point. Cliquer sur l’image pour l’agrandir
Enfin, l’étude du statut évolutif des étoiles Be dans ces trois galaxies de différentes métallicités nous indique que les étoiles Be massives des Nuages de Magellan apparaissent dans la deuxième partie de la séquence principale contrairement à celles de la Voie Lactée. En conclusion, si la rotation rapide joue un rôle fondamental dans la genèse des étoiles Be, rôle d’autant plus marqué que la métallicité du milieu est faible, elle n’est pas toujours suffisante pour permettre l’éjection de matière. D’autres phénomènes combinés à la rotation, tel que la présence de champ magnétique, pourraient alors favoriser la création de l’enveloppe circumstellaire des étoiles Be. ----
Références : Effects of metallicity, star-formation conditions, and evolution in B and Be stars. I : Large Magellanic Cloud, field of NGC2004. A&A, 2006, 452, 273
Effects of metallicity, star-formation conditions, and evolution in B and Be stars. II : Small Magellanic Cloud, field of NGC330
2006, A&A in press Contact Christophe Martayan (Observatoire de Paris, GEPI, UMR 8111)
Dernière modification le 22 février 2013