Étudier la perte de masse épisodique des étoiles massives
L’évolution des étoiles massives repose sur leur capacité à éliminer des couches d’hydrogène de leurs couches externes, appelées enveloppes. Ces étoiles connaissent parfois de violents épisodes de perte de masse, au cours desquels elles éjectent des parties de leurs couches externes par rafales irrégulières. Cette perte épisodique de masse peut modifier et façonner le destin des étoiles massives, mais demeure encore mal comprise. «La perte de masse épisodique des étoiles massives pourrait être due à des processus qui affectent les étoiles simples en fin de vie, lorsqu’elles deviennent instables, ou à des interactions entre étoiles dans des systèmes binaires, telles qu’un transfert de masse ou des fusions», explique Alceste Bonanos, directrice de recherche à l’Observatoire national d’Athènes. Dans le cadre du projet ASSESS, financé par le Conseil européen de la recherche, Alceste Bonanos et ses collègues ont étudié les processus épisodiques de perte de masse qui se produisent dans les étoiles simples, en particulier les étoiles massives au stade de supergéante rouge, les derniers stades de la combustion nucléaire au cours desquels les étoiles augmentent en luminosité et en taille. ASSESS s’est appuyé sur deux explications documentées de ces événements, à savoir de fortes luminosités peuvent entraîner des éruptions violentes qui expulsent les couches externes de l’étoile, ou les pulsations de ces étoiles peuvent devenir très puissantes, éliminant les couches externes et provoquant un super vent pré-supernova pendant les 1 000 dernières années qui précèdent leur explosion. Les résultats du projet peuvent nous aider à comprendre l’évolution de l’univers primitif, car les explosions de supernova fournissent les «germes» des trous noirs et enrichissent le milieu interstellaire pour former les étoiles et les galaxies que nous observons aujourd’hui. «Il est absolument essentiel d’inclure les nouveaux taux de perte de masse des supergéantes rouges que nous avons calculés, ainsi que la perte de masse épisodique, dans les codes d’évolution stellaire des étoiles massives, afin de faire des prévisions fiables concernant leurs derniers stades d’évolution et les conditions menant à leur explosion», explique Alceste Bonanos.
Étude des étoiles massives évoluées
L’équipe a mené une étude sur les étoiles massives évoluées, qui a consisté à échantillonner environ 200 étoiles évoluées, principalement des supergéantes rouges, à l’aide de certains des plus grands télescopes au monde. Les chercheurs ont constaté que 10 à 15 % des supergéantes rouges présentent une variabilité importante de leur type spectral, une signature de la perte de masse épisodique qui permet d’estimer son taux d’occurrence.
L’apprentissage automatique au service des étoiles
Ils ont développé, à l’aide de techniques d’apprentissage automatique, une méthode de sélection plus efficace des étoiles massives évoluées présentant un intérêt. «Une telle méthodologie n’existait pas auparavant et est cruciale pour faire progresser nos connaissances sur la perte de masse épisodique», ajoute Alceste Bonanos, dont l’équipe publiera bientôt les résultats de cette technique appliquée à 1 million d’étoiles dans environ 25 galaxies proches. L’équipe a également mesuré pour la première fois des taux de perte de masse précis et exacts, en utilisant l’échantillon le plus vaste jamais étudié de supergéantes rouges dans les Nuages de Magellan, ouvrant ainsi la voie à une meilleure compréhension de la physique qui régit ces états évolutifs extrêmes. Ils ont également découvert que WOH G64, une supergéante rouge du Grand Nuage de Magellan et dont la luminosité et le taux de perte de masse sont les plus élevés, a subi une transition inédite vers le bleu en 2013-2014.
Suivre l’évolution des étoiles massives
Alceste Bonanos entend étudier la perte de masse épisodique pendant la phase de supergéante rouge et en particulier dans les supergéantes rouges extrêmes, maintenant que ASSESS a révélé l’importance de cette étape dans l’évolution d’une étoile massive. «J’ai soumis une demande financement national en Grèce et j’espère pouvoir continuer à soutenir une équipe de recherche et à faire la lumière sur les phénomènes qui se produisent dans ces étoiles spectaculaires», conclut-elle.
Mots‑clés
ASSESS, perte de masse épisodique, étoiles massives, étude, évolution, apprentissage automatique