Pourquoi les nébuleuses planétaires ne sont pas rondes ?

[Saturnin J.]

Il est probable que la question est idiote, et la réponse évidente, donc veuillez m'accorder votre indulgence !

Comment se fait-il que les nébuleuses planétaires ne nous apparaissent pas parfaitement circulaires ? Les éjections ne seraient pas uniformes ou homogènes dans leur consistance en gaz ? A moins que ce ne soit la température qui ne varie pas uniformément dans chaque direction, faisant ainsi jouer notre perception des couleurs ? Ou est-ce qu'il y a des forces qui entrent en jeu et retiennent plus la matière dans certaines directions ?

 

['Bruno]

En général, une nébuleuse planétaire a la forme d'un tore. L'anneau de M57, par exemple, est un tore vu de haut. Ce tore est normalement circulaire. Ce n'est pas une sphère car les éjections de matière (du moins celles qui sont liées à la nébuleuse proprement dite) ont lieu dans le plan équatorial de l'étoile centrale, à cause de sa rotation.

 

Maintenant, si le tore est vu un peu de côté, ça donnera l'apparence d'un anneau allongé (c'est comme pour les galaxies).

 

Et si le tore est vu par la tranche, on aura une sorte de grosse barre un peu rectangulaire plus large aux extrémités (le tore s'élargit quand on s'éloigne de la centrale) : c'est le "trognon de pomme" (ou le sablier) de M27.

 

Il faut ajouter qu'il y a aussi de la matière (plus récente) qui s'éjecte à grande vitesse en direction des pôles en raison de l'interaction avec le gaz équatorial (en gros, il y a des histoires de rebonds sur le tore). C'est ça qui forme les extensions de M27 (forme de "diabolo") ou celles de M57 (plus difficile à interpréter vu que M57 est vue de haut).

 

Voici un schéma rapide, simpliste, de ce que je crois avoir compris :

 

 

On pourrait rentrer plus en détail (il y a plusieurs générations d'éjection, le tore étant l'avant-dernière et les extensions polaires la dernière ; la nébuleuse planétaire ne forme qu'une petite partie - celle qui est illuminée - d'un halo de gaz nettement plus grand ; etc.) Et il existe des tas de complications, évidemment...

 

Si le sujet t'intéresse, je te conseille le livre « Cosmic butterflies », de S. Kwok : ce livre contient plein de belles photos en couleur et son texte (en anglais) décrit la structure des nébuleuses planétaires (en allant au-delà d'une simple description superficielle). Le prix est assez élevé.

[Saturnin J.]

Merci beaucoup Bruno.

 

J'imagine donc que plus la vitesse de rotation de l'étoile est élevée, plus les éjections seront proches de son plan équatorial.

 

Concernant les extensions polaires, je vais creuser, ça m'intrigue un peu !

 

J'ai bien envie d'approfondir avec la référence du livre que tu as eu la gentillesse de donner pour appuyer ton explication. Par contre, ma bibliothèque municipale rechigne un peu à passer des commandes de bouquins en anglais, en tout cas ceux pour lesquels le public cible est restreint.

[ChiCyg]

Pour compléter ce que dit 'Bruno, les nébuleuses planétaires présentent des aspects très différents. Ca va de la forme sphérique presque parfaite aux formes elliptiques, bipolaires ou avec des bizarreries plus ou moins asymétriques (très esthétiques) ou même très irrégulières, il me semblait avoir vu un site avec toute une série de photos de nébuleuses planétaires, mais il y a au moins ça :

http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_planetary_nebulae

où l'on voit que les formes sont très variées.

 

Je ne pense pas que l'explication par la rotation de l'étoile soit la bonne. Ce serait plutôt un disque qui bloquerait l'émission de matière dans le plan équatorial ou la présence d'un compagnon qui aurait le même effet. Il est possible que le système binaire (ou le disque) soit à l'origine de jets plus ou moins collimatés et il est possible aussi que le champ magnétique ait une influence sur la forme.

 

Il est probable que la perte de masse de l'étoile centrale qui se transforme en naine blanche se fait en plusieurs épisodes plus ou moins violents (le dernier étant peut-être le plus violent). Les couches les plus puissamment éjectées viennent rattraper des couches plus anciennes mais plus lentes.

 

Ce que l'on voit d'une nébuleuse planétaire est très, très, très peu dense. Ce sont surtout des raies "interdites" qui n'apparaissent que dans un milieu très tenu, chauffé et excité par le rayonnement UV de la naine blanche centrale. Les milieux les plus denses sont opaques.

[Snark]

Je ne pense pas que l'explication par la rotation de l'étoile soit la bonne.

 

J'ose même penser que le champ magnétique doit avoir son importance (du moins dans certains cas), comme dans la formation d'un disque d'accrétion en prélude à un système planétaire.