Les stars deviennent assez bâclées vers la fin de leur vie. À chaque pulsation, l'étoile mourante rejette des globules de gaz dans l'espace qui finissent par être recyclés en une nouvelle génération d'étoiles et de planètes. Mais rendre compte de tout ce matériel perdu est difficile. Comme essayer de voir un brouillard de fumée à côté d'un projecteur de stade, observer ces fines feuilles de matière stellaire tourbillonnant juste à la surface de l'étoile est un véritable défi. Cependant, en utilisant une technique innovante pour imaginer 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 l'hydrogène dans leurs noyaux mais ont évolué pour former des éléments plus lourds. Chacun est complètement enveloppé par une très fine coquille de poussière composée très probablement de minéraux comme la forstérite et l'enstatite. Ces grains ne peuvent se former que lorsque les ingrédients bruts se sont éloignés 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 continu de mort et de renaissance qui se déroulent dans la Galaxie.
L'article décrivant cette découverte, accepté dans la revue La 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 réflexions subtiles de ces obus de poussière. L'astuce pour voir la lumière rebondir sur les particules de poussière interstellaires consiste à tirer parti de l'une des propriétés des ondes de la lumière. Imaginez que vous aviez une longueur de corde: une extrémité est dans votre main, l'autre attachée à un mur. Vous commencez à bouger votre extrémité et les vagues descendent le long du cordon. Si vous bougez votre bras de haut en bas, les vagues sont perpendiculaires au sol; si vous déplacez votre bras d'un côté à l'autre, ils y sont parallèles. L'orientation de ces ondes est connue comme leur «polarisation». Si vous mélangiez les choses en changeant constamment la direction dans laquelle votre bras oscillait, l'orientation des vagues serait également confuse. La corde rebondirait dans toutes les directions. Sans direction de mouvement préférée, les ondes de corde sont dites «non polarisées».
Les ondes lumineuses émises de la surface de l'étoile sont comme votre corde chaotique qui jette. Les oscillations dans les 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 ayant 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 tournant les lunettes et en regardant comment la scène à travers les lentilles devient plus claire 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 devient plus clair et plus sombre 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 ensemble d'ondes lumineuses de points largement séparés 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 un jalon dans notre compréhension non seulement de la fin de partie d'une étoile mais également de la production de poussière interstellaire qui suit. Comme les cheminées des grandes usines, les étoiles géantes rouges expulsent une suie de minéraux dans l'espace, emportée 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. L'élucidation des mystères de la formation des grains dans l'espace nous rapproche d'un pas pour reconstituer les nombreuses étapes qui mènent de la mort stellaire à la création de planètes rocheuses comme la nôtre.
