La découverte d'une barre de fer dans la nébuleuse de l'Anneau bouleverse les modèles d'évolution stellaire

En scrutant la célèbre nébuleuse de l'Anneau, également connue sous le nom de Messier 57 (M57), située à environ 2 300 années-lumière dans la constellation de la Lyre, des astronomes ont mis au jour une structure interne inattendue. Cette découverte remet en question les modèles actuels décrivant les dernières phases de la vie des étoiles de faible masse. Les chercheurs ont confirmé l'existence d'une « barre » gazeuse anomale, composée exclusivement de fer hautement ionisé, qui traverse le noyau elliptique de la nébuleuse. Cette étude, publiée dans la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, révèle une architecture interne des vestiges stellaires bien plus complexe que ce que les scientifiques imaginaient jusqu'alors.

La nébuleuse de l'Anneau, répertoriée pour la première fois par l'astronome Charles Messier en 1779, constitue une enveloppe de gaz en expansion expulsée par une étoile au crépuscule de son existence. Ce processus naturel est identique à celui qui attend notre propre système solaire dans plusieurs milliards d'années. Pour identifier cette caractéristique structurelle restée longtemps invisible, l'équipe de recherche a mobilisé l'instrument WEAVE (WHT Enhanced Area Velocity Explorer) installé sur le télescope William Herschel (WHT) de 4,2 mètres, situé sur l'île de La Palma, en Espagne. Grâce au mode Large Integral Field Unit (LIFU) de ce spectrographe, les astronomes ont pu capturer simultanément les spectres de toute la surface de la nébuleuse, permettant ainsi de détecter le faible signal du fer qui avait échappé à la vigilance des observateurs pendant des décennies.

Dirigée par l'astronome Roger Wesson de l'University College London (UCL), l'équipe internationale a déterminé que cette barre de fer s'étend sur une distance équivalente à environ 500 fois le diamètre de l'orbite de Pluton à son aphélie. La masse totale de fer contenue dans cette structure est comparable à celle de la planète Mars. L'instrument WEAVE, qui a débuté ses relevés scientifiques en mode LIFU en octobre 2023, représente un élément central de la modernisation du WHT, géré par l'Isaac Newton Group. La position précise de cette structure ferreuse au sein de la couche elliptique interne de la nébuleuse a été rigoureusement confirmée en superposant les cartes d'émission de fer aux données de haute précision fournies par le télescope spatial James Webb.

Les analyses approfondies ont révélé que cette formation de fer coïncide avec des zones sombres particulièrement riches en poussière et en hydrogène. Cette corrélation suggère que la destruction de grains de poussière pourrait avoir libéré des atomes de fer autrefois emprisonnés dans des structures solides. Cependant, la forme linéaire de cette bande est totalement atypique pour une explosion stellaire, qui devrait théoriquement présenter une symétrie approximativement sphérique. De plus, selon les modèles d'évolution stellaire en vigueur, l'étoile génitrice n'était pas assez massive pour produire une telle quantité de fer, un élément généralement forgé dans le cœur des étoiles massives explosant en supernovas. Les conditions extrêmes nécessaires pour ioniser le fer à un tel degré font l'objet de vifs débats scientifiques, d'autant plus que les autres éléments chimiques ne forment pas de structures similaires.

Parmi les hypothèses fascinantes examinées par l'équipe, incluant la professeure Janet Drew de l'UCL, figure la possibilité que cette barre soit le vestige d'une planète rocheuse pulvérisée par l'étoile mourante lors de sa phase de géante rouge. Si cette théorie se confirme, elle offrirait un aperçu sans précédent du destin des systèmes planétaires gravitant autour d'étoiles en fin de vie. Les nébuleuses planétaires jouent un rôle crucial dans l'évolution chimique des galaxies en enrichissant le milieu interstellaire en éléments lourds. Les auteurs de l'étude prévoient désormais de mener des observations complémentaires avec une résolution spectrale accrue pour définir avec certitude l'origine de cette anomalie. La confirmation d'une barre de fer massive et hautement ionisée impose désormais de nouvelles contraintes critiques aux simulations numériques des processus de mort stellaire.