Instantané de modélisation du gaz fouetté qui cache une étoile 80 fois plus massive que le Soleil. La lumière intense du noyau stellaire pousse les compartiments extérieurs remplis d’hélium, ce qui provoque un rejet de matériau sous forme de geysers. Les couleurs unies indiquent les zones d'intensité supérieure. Violet translucide - la densité du gaz et des zones denses marquées plus claires
Les astrophysiciens ont enfin trouvé une explication aux changements brusques d'humeur dans certaines des étoiles les plus grandes, les plus brillantes et les plus rares de l'univers. On sait que les variables bleu vif clignotent périodiquement en éclats brillants, appelés geysers stellaires. Ces éruptions puissantes libèrent des matériaux précieux dans l’espace (souvent de composition planétaire) en quelques jours. Mais la raison de cette instabilité pendant des dizaines d'années est restée un mystère.
De nouvelles simulations 3D indiquent à présent qu'un mouvement turbulent dans les couches extérieures d'une étoile massive forme des touffes denses de matériau stellaire. Ils capturent une lumière brillante (comme une voile), déversant du matériel dans l'espace. Après avoir éjecté une masse suffisante, l’étoile se calme jusqu’à ce que ses couches extérieures soient reformées et que le cycle ne redémarre pas. Il est important que les chercheurs comprennent la raison de l'apparition des geysers stellaires, car chaque étoile extrêmement massive risque de passer une partie de sa vie en tant que variable bleu vif. Ces étoiles massives, malgré une petite quantité, déterminent en grande partie l'évolution galactique à travers les vents stellaires et les explosions de supernova. De plus, après la mort, ils laissent derrière eux des trous noirs. Les variables bleu vif (LBV) étant des objets rares, seule une douzaine de ces taches sont observées dans et autour de la Voie Lactée. Les étoiles à grande échelle peuvent dépasser la masse solaire de 100 fois et se rapprocher de la limite théorique. La LBV est également incroyablement brillante: certains sont en avance sur notre étoile 1 million de fois!
Les scientifiques pensent que l’opposition d’un matériau gravitationnel extrême et d’une luminosité extrême conduit à ces éclats à grande échelle. Mais l'absorption d'un photon par un atome nécessite que les électrons soient connectés par des orbites autour du noyau d'un atome. Dans les couches d'étoiles les plus profondes et les plus chaudes, la matière se comporte comme un plasma avec des électrons non attachés aux atomes. Dans les couches extérieures les plus froides, les électrons commencent à revenir à leurs atomes natifs et sont donc capables d’absorber à nouveau les photons.
Les premières explications des éruptions ont prédit que des éléments tels que l'hélium dans les couches externes sont capables d'absorber suffisamment de photons pour surmonter la gravité et se disperser dans l'espace sous la forme d'un éclair. Mais de simples calculs unidimensionnels n'ont pas permis de confirmer cette hypothèse: les couches extérieures ne semblaient pas assez denses pour capter la lumière et causer une surcharge gravitationnelle. Mais ces calculs simples ne reflètent pas l’image complète de la dynamique complexe d’une étoile massive. Les scientifiques ont décidé d'utiliser une approche plus réaliste et ont créé une simulation informatique 3D détaillée de la manière dont la matière, la chaleur et le flux lumineux entrent en contact avec les étoiles géantes. Dans les calculs, plus de 60 millions d’heures de processeur ont été nécessaires.
Dans les simulations, la densité moyenne des couches externes était trop faible pour que le matériau puisse voler, comme le prédisaient des calculs unidimensionnels. Mais les nouvelles ont montré que la convection et le mélange dans les couches externes ont provoqué la densification de certaines zones et leur éjection. De telles éruptions se produisent pendant des intervalles de temps (jours ou semaines) lorsqu'une étoile «s'épaissit» et que sa luminosité fluctue. On pense que ces étoiles sont capables chaque année de perdre 10 milliards de milliards de tonnes de matériau, soit le double de la masse de la Terre.
Les chercheurs envisagent d’améliorer la précision des simulations en ajoutant d’autres effets, tels que la rotation stellaire. Cela facilitera l’éjection de matériau dans l’espace proche de l’équateur en rotation rapide, plutôt que des pôles fixes.
