Le disque circumstellaire autour d'une étoile chaude, confiné par un compagnon stellaire

Pour la première fois, l'extension du disque circumstellaire d'une étoile chaude active, ∝ Ara, vient d'être estimée aux longueurs d'onde de l'infrarouge thermique par l'instrument MIDI équipant le Very Large Telescope Interferometer de l'ESO. D'après les chercheurs de l'Observatoire de la Côte d'Azur (laboratoire Gemini, UMR CNRS), appartenant au consortium européen qui a réalisé l'instrument MIDI(1), si le disque circumstellaire n'a pu être résolu, ceci serait dû à la présence d'un compagnon invisible gravitant autour de l'étoile. Le disque circumstellaire serait ainsi confiné à l'intérieur de la sphère d'influence gravitationnelle du système binaire.

Les étoiles Be, telle ∝ Ara, sont des étoiles très lumineuses, massives, chaudes et en rotation très rapide(2). La force centrifuge qui résulte de cette rotation élevée, associée au rayonnement intense de l'étoile, est capable de mettre en mouvement le gaz à la surface de l'étoile formant ainsi un disque circumstellaire. Ces étoiles sont de première importance pour notre Galaxie car elles évoluent très rapidement et enrichissent donc le milieu interstellaire en éléments « lourds ». Leur température et leur luminosité élevées sont également des sources importantes de rayonnement UV capables d'ioniser et de chauffer le gaz de notre Galaxie sur de très grandes distances (plusieurs dizaines d'unités astronomiques(3)). L'importance de cette perte de masse sur l'évolution de ces étoiles est encore mal connue, comme la géométrie et l'extension de leur disque circumstellaire. Enfin, certaines de ces étoiles font partie de systèmes binaires qui, pour les plus serrés d'entre eux, peuvent échanger de la matière.

Le disque circumstellaire de l'étoile ∝ Ara, observé en juin 2003 par le VLTI, a été étudié en combinaison avec des mesures spectroscopiques issues de l'instrument HEROS de l'ESO et des simulations numériques du code SIMECA (SIMulation pour Etoiles Chaudes Actives) développé à l'Observatoire de la Côte d'Azur. Il en ressort qu'il pourrait être confiné par un compagnon de très faible masse (entre 1,4 et 2,8 masses solaires) situé à environ 32 rayons stellaires de l'étoile centrale. Cette distance est en accord avec les mesures obtenues par l'instrument MIDI qui semble favoriser un disque tronqué à 25 rayons stellaires correspondant au rayon de lobe de roche du système binaire ainsi formé. Ce scénario permettrait d'expliquer pourquoi le disque circumstellaire de cette étoile n'est pas résolu par la base de 102 m du VLTI contrairement aux prédictions théoriques pour ce type d'étoile.

Simulation numérique obtenue à partir du code SIMECA de l'étoile ∝ Ara. L'étoile centrale apparaît en bleu au centre de l'image, le disque est confiné par un compagnon de faible masse (1,4-2,8 masses solaires) situé à 32 rayons stellaires (orbite en rouge sur l'image). L'ensemble fait moins de 4 mas de diamètre angulaire sur le ciel. © OCA. INSU.