Les stars deviennent assez bâclées vers la fin de leur vie. Alors que les combustibles nucléaires commencent à décliner, l'étoile vibre – s'étendant et se contractant comme une marathonienne reprenant son souffle. À chaque pulsation, l'étoile mourante crache des boules de gaz dans l'espace qui finissent par être recyclées en une nouvelle génération d'étoiles et de planètes. Mais rendre compte de tout ce matériel perdu est difficile. Comme essayer de voir un filet de fumée à côté d'un projecteur de stade, observer ces minces feuilles de matière stellaire tourbillonnant juste au-dessus de la surface de l'étoile est considérablement difficile. Cependant, en utilisant une technique innovante pour imager la diffusion de la lumière des étoiles sur les grains interstellaires, les astronomes ont finalement réussi à voir des ondulations de poussière s'écouler des étoiles mourantes !
Les étoiles – W Hydra, R Doradus et R Leonis – sont toutes des géantes rouges très variables, des étoiles qui ne fusionnent plus d'hydrogène dans leur noyau mais sont passées à la formation d'éléments plus lourds. Chacun est complètement enveloppé d'une couche de poussière très fine composée très probablement de minéraux comme la forstérite et l'enstatite. Ces grains ne peuvent se former qu'une fois que les matières premières se sont écoulées à une certaine distance de l'étoile. À des distances à peu près égales à la taille de l'étoile elle-même, le gaz s'est suffisamment refroidi pour permettre aux atomes de commencer à se coller et à former des composés plus complexes. Des minéraux comme ceux-ci continueront à semer des astéroïdes et peut-être des planètes rocheuses comme la Terre dans le cycle continuel de mort et de renaissance qui se déroule dans la Galaxie.
L'article décrivant cette découverte, accepté dans le journalLa nature, peut être trouvé ici .
Les astronomes qui ont récemment rapporté cette découverte ont utilisé le très grand télescope de huit mètres de large dans le désert chilien d'Atacama - et une suite d'outils intelligents - pour démêler les reflets subtils de ces coquilles de poussière. L'astuce pour voir la lumière rebondir sur les particules de poussière interstellaires consiste à tirer parti de l'une des propriétés ondulatoires de la lumière. Imaginez que vous ayez un bout de corde : une extrémité est dans votre main, l'autre attachée à un mur. Vous commencez à remuer votre extrémité et les vagues se déplacent le long du cordon. Si vous déplacez votre bras de haut en bas, les vagues sont perpendiculaires au sol ; si vous déplacez votre bras d'un côté à l'autre, ils sont parallèles à celui-ci. L'orientation de ces ondes est connue sous le nom de « polarisation ». Si vous mélangez les choses en changeant constamment la direction dans laquelle votre bras oscille, l'orientation des vagues serait également confuse. La corde rebondirait dans toutes les directions. Sans direction de mouvement privilégiée, les ondes de corde sont dites « non polarisées ».
Les ondes lumineuses émises par la surface de l'étoile sont comme le lancer chaotique de votre corde. Les oscillations des champs électriques et magnétiques qui composent l'onde lumineuse se propageant n'ont pas de direction de mouvement préférée - elles ne sont pas polarisées. Cependant, lorsque la lumière rebondit sur un grain de poussière, toute cette confusion disparaît. Les vagues oscillent maintenant à peu près dans la même direction, comme si vous décidiez de ne faire rebondir la corde que de haut en bas. Les astronomes appellent cette lumière « polarisée ».
Un filtre polarisant ne laisse passer que la lumière avec une orientation spécifique. Tenez-le dans un sens et seule la lumière « polarisée verticalement » – la lumière où le champ électrique oscille de haut en bas – passera. Tournez le filtre à quatre-vingt-dix degrés et vous ne transmettrez que de la lumière « polarisée horizontalement ». Si vous avez des lunettes de soleil polarisantes, vous pouvez essayer vous-même en faisant pivoter les lunettes et en regardant comment la scène à travers les verres devient plus lumineuse et plus sombre. C'est aussi une belle démonstration de la façon dont notre atmosphère polarise la lumière solaire entrante.
Une coquille de poussière autour d'une étoile polarisera la lumière qui rebondit sur elle. Tout comme le ciel s'éclaircit et s'assombrit lorsque vous tournez vos lunettes de soleil, regarder une telle étoile à travers des filtres polarisants orientés différemment révélera un halo de lumière polarisée qui l'entoure. Les différentes orientations révéleront différents segments du halo. En combinant les observations polarimétriques avec l'interférométrie - le battement d'ondes lumineuses provenant de points très éloignés sur un miroir de télescope pour créer des images à très haute résolution - un mince anneau de lumière diffusée se révèle autour de ces trois étoiles.
Ces nouvelles observations représentent une étape importante dans notre compréhension non seulement de la fin du jeu d'une étoile, mais aussi de la production de poussière interstellaire qui s'ensuit. Comme les cheminées des grandes usines, les étoiles géantes rouges expulsent une suie de minéraux dans l'espace, emportées par les vents stellaires. Avec une observation méticuleuse, de tels résultats peuvent aider à lier la mort d'une génération d'étoiles à la naissance d'une autre. Percer les mystères de la formation des grains dans l'espace nous rapproche un peu plus des nombreuses étapes qui mènent de la mort stellaire à la création de planètes rocheuses comme la nôtre.