Étudier des coquilles détachées autour des étoiles AGB

Les étoiles passent par plein d'étapes dans leur vie. Une de ces étapes s'appelle la phase de la branche géante asymptotique (AGB). Pendant cette période, les étoiles deviennent vraiment énormes et perdent souvent pas mal de matière. Cette matière forme ce qu'on appelle des coquilles autour des étoiles. Comprendre ces coquilles peut nous aider à en apprendre plus sur la vie des étoiles et les éléments qu'elles créent.

#Étoiles AGB et Pulsations Thermiques

Les étoiles AGB ont un noyau composé de carbone et d'oxygène. Autour de ce noyau, il y a des couches où l'hélium et l'hydrogène sont brûlés. Au-dessus de ces couches se trouve une enveloppe convective qui déplace la matière vers la surface. Ce cycle se répète de nombreuses fois, menant à la formation de nouveaux éléments.

Ces étoiles connaissent des bouffées de combustion appelées pulsations thermiques (PT). Chaque PT dure seulement quelques centaines d'années, alors que le temps entre les PT peut prendre beaucoup d'années. Observer ces PT directement est difficile, mais on peut voir les effets qu'elles ont, comme la formation de coquilles dans la matière perdue par l'étoile.

#Objectifs de l'Étude

Le but de cette étude est de regarder de près cinq étoiles spécifiques avec des coquilles détachées. On veut mieux comprendre les formes et les mouvements de ces coquilles. En faisant ça, on peut en apprendre plus sur comment les étoiles évoluent pendant leurs pulsations thermiques.

#Observations et Méthodes

On a utilisé un télescope puissant appelé ALMA pour observer les coquilles autour de cinq étoiles AGB en carbone. Les observations ont été faites à haute résolution, ce qui veut dire qu'on pouvait voir les coquilles clairement. On a combiné les données d'ALMA avec d'autres observations pour comparer les structures qu'on a vues avec les estimations précédentes de la masse et de la température des coquilles.

#Caractéristiques d'Émission

Dans nos observations, on a identifié deux parties principales des coquilles : une coquille extérieure brillante et une coquille intérieure plus faible. La coquille intérieure se déplace plus vite que l'extérieur. Cette structure correspond aux prédictions des modèles sur le comportement de ces coquilles. Cependant, les modèles n'expliquent pas pourquoi on voit deux coquilles distinctes au lieu d'une coquille continue.

Les données suggèrent que l'émission de CO qu'on observe pourrait ne pas montrer la densité réelle à l'intérieur de la coquille mais plutôt marquer les bords. Les estimations précédentes de masse et de température proviennent principalement de la coquille extérieure plus brillante. La masse totale des coquilles pourrait en fait être moins importante qu'on ne le pensait auparavant.

En plus, on a trouvé d'autres caractéristiques comme des coquilles partielles autour de certaines étoiles, indiquant que le processus de Perte de masse des étoiles est plus complexe que ce qu'on avait d'abord supposé.

#Modèles Hydrodynamiques

Les modèles qu'on a utilisés pour comprendre les structures des coquilles sont basés sur l'hydrodynamique, qui étudie comment les fluides se déplacent. Ces modèles prédisent différentes façons dont des coquilles peuvent se former selon l'évolution de l'étoile et comment les vents interagissent entre eux.

D'après nos découvertes, c'est difficile de déterminer la masse totale des coquilles juste à partir des observations de CO. Il faut plus d'observations d'autres éléments pour mieux comprendre comment ces coquilles sont structurées et comment elles évoluent.

#L'Importance des Éléments

Des étoiles comme celles-là sont cruciales pour créer des éléments qui enrichissent l'univers. En étudiant les PT et la perte de masse durant les étapes AGB, on peut voir comment les étoiles de faible et intermédiaire masse contribuent à l'évolution chimique globale des galaxies.

#Perte de Masse et Ses Implications

Durant les PT, les étoiles perdent une quantité significative de masse. Le taux de cette perte de masse peut augmenter drastiquement pendant une PT, menant à un écoulement rapide de matière. Après chaque PT, le taux de perte de masse diminue, laissant derrière une fine coquille de gaz et de poussière. Cette coquille peut être observée autour de l'étoile alors qu'elle s'étend loin du corps central.

Les coquilles détachées consistent en du matériel riche en carbone qui a été expulsé de l'étoile pendant ces pulsations thermiques. Elles fournissent des informations précieuses sur le processus et aident à comprendre ce qui arrive aux étoiles à la fin de leur vie.

#Défis d'Observation

Un des défis dans l'étude des étoiles AGB est la capacité limitée à les observer en détail. La courte durée des PT et les longs intervalles entre elles rendent les observations directes des processus difficiles. C'est pour ça que l'étude des coquilles détachées est si importante ; ça nous permet de rassembler des preuves indirectes pour le cycle des pulsations thermiques.

#Structures Observées

Actuellement, sept étoiles AGB en carbone avec des coquilles de CO détachées sont connues. Ces étoiles ont été observées avec une émission significative de poussière thermique, et les résultats montrent que les coquilles semblent s'étendre loin des étoiles. Les coquilles qu'on a étudiées montrent une forme principalement sphérique, indiquant une expansion uniforme.

En plus des coquilles principales, on a observé des structures plus petites à l'intérieur et à l'extérieur des coquilles. Ces couches complexes nous aident à comprendre l'histoire de la coquille et les processus évolutifs des étoiles.

#Analyse Détaillée des Coquilles

Des observations récentes ont montré que ce qui était initialement pensé comme une seule coquille autour d'une étoile semble être deux couches distinctes. La coquille extérieure est plus brillante et plus grande, tandis que la coquille intérieure se déplace à une vitesse plus élevée. Cette découverte soulève des questions sur comment les étoiles perdent de la matière et comment les coquilles résultantes sont structurées.

On peut analyser plus en détail les coquilles en utilisant des graphiques qui montrent comment la luminosité et la vitesse changent avec la distance par rapport aux étoiles. En faisant ça, on peut classifier et quantifier les coquilles, révélant plus de détails sur leurs structures.

#R Scl et Structures en Arc

Une étoile qu'on a examinée, R Scl, a montré un motif spiral dans sa coquille. Cette spirale pourrait être due à des interactions avec une autre étoile à proximité. Nos nouvelles observations offrent une vue plus claire de ces structures, qui semblent former des arcs plutôt que des coquilles complètes.

Les observations suggèrent aussi que R Scl continue de perdre de la matière à un rythme élevé même après une pulsation thermique. Cela indique une interaction complexe avec son environnement, probablement influencée par la présence d'une étoile compagne.

#V644 Sco et Coquilles Supplémentaires

En plus de la coquille principale qu'on a observée, V644 Sco a montré d'autres structures au-delà de sa coquille détachée. Ces coquilles supplémentaires ne sont pas des formes pleines et sphériques, mais sont plutôt observées comme des arcs s'étendant loin de l'étoile. L'origine de ces arcs extérieurs reste incertaine et nécessitera plus d'investigation.

D'après les données, on peut déduire que le temps entre ces arcs extérieurs et la coquille principale correspond à plusieurs centaines d'années. Cette découverte suggère que les arcs se sont formés après la dernière pulsation thermique, compliquant notre compréhension des processus de perte de masse.

#DR Ser et Coquilles Remplies

Une autre étoile, DR Ser, a montré que l'émission se produit à l'intérieur de sa coquille, ce qui est inhabituel. Cela pourrait indiquer que la coquille n'est pas encore complètement détachée ou qu'une quantité significative de matière est encore présente à l'intérieur. Les découvertes suggèrent que la perte de masse reste essentielle dans l'évolution de cette étoile.

#Modèles de Transfert Radiatif

Pour mieux analyser les coquilles, on utilise des modèles de transfert radiatif, qui simulent la façon dont la lumière interagit avec les coquilles. Cela nous aide à déterminer la masse et la température de la matière dans les coquilles. Les anciens modèles étaient limités par le nombre de transitions observées, mais avec les nouvelles données, on peut affiner notre compréhension de ces coquilles.

On se concentre sur le modélisation juste de la coquille extérieure puisque c'est la plus brillante et la plus prononcée. Ce modèle nous aide à relier les caractéristiques observées aux prédictions théoriques.

#Conclusions

En conclusion, notre étude des coquilles détachées autour des étoiles AGB en carbone fournit des aperçus cruciaux sur les processus évolutifs de ces étoiles. Les résultats indiquent une structure complexe avec plusieurs couches, plutôt qu'une coquille unique et uniforme. En comprenant ces structures, on peut rassembler des informations importantes sur comment les étoiles évoluent et contribuent à la composition chimique de l'univers.

Notre travail souligne la nécessité de continuer les observations à travers divers longueurs d'onde et le développement supplémentaire de modèles. Ce n'est qu'en combinant différentes sources de données qu'on peut vraiment comprendre les processus complexes à l'œuvre dans la vie des étoiles AGB et les éléments qu'elles créent.