PROGRAMME NATIONAL DE PLANƒTOLOGIE 1998

acker – mars 2002
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Rapport sur les observations à l’OHP 2001
Agnès Acker, observatoire de Strasbourg
Une étude globale de l’environnement circumstellaire des étoiles WR, étoiles chaudes sièges
d’importantes pertes de masse, a été menée à l’OHP depuis 1996, en collaboration avec Yves
Grosdidier, dans le cadre d’une thèse en co-tutelle avec l’université de Montréal (A. Moffat). L’étude
porte sur les WR massive, mais surtout sur les propriétés des vents d’étoiles [WC] à faible masse au
centre de nébuleuses planétaires. La compréhension des mécanismes physiques sous-jacents a été
mise en perspective avec des observations bien ciblées ainsi que des simulations numériques. Cette
étude nous a permis de décrire, pour la première fois, une histoire complète des vents, depuis leurs
propriétés à la surface de l’étoile jusqu’à leur interaction avec le milieu pré-existant, dans le cadre
d’un scénario de vents interactifs perturbés par des instabilités hydrodynamiques et radiatives.
L’universalité de la variabilité et de la fragmentation des vents a été démontrée, quelle que soit la
masse de l’étoile.

Vents fragmentés : De 1996 à 1999 environ 280 spectres des noyaux des NP NGC 40 [WC8] et
BD+30°3639 [WC9] ont été obtenus à moyenne résolution (R = 6000 à 11 000) avec le tél.1.52
équipé du spectrographe Aurélie (avec un soutien du PNPS). En 2000/2001, l’étude a été étendue
aux noyaux chauds de type [WC4], NGC 1501 et NGC 6751, avec le même instrument.
La fragmentation des vents rapides, initialement connue pour les étoiles WR massives, a ainsi pu être
établie pour la première fois pour les [WC] au centre des NP, un phénomène qui apparaît universel
pour toutes les étoiles centrales de type [WC]. Les fluctuations du vent observées au sommet des
raies CIII5696 et CIV5806 sont interprétées comme étant la manifestation de globules accélérés
radialement dans les zones externes des vents WC, avec une échelle de temps d’une à quelques
heures. Les paramètres cinématiques sont dérivés ; la loi de vitesse empirique du vent rapide déduite
de ces données montre une très forte accélération des globules éjectés. Ces paramètres
apparaissent semblables à ceux concernant les WR massives : les processus de fragmentation des
vents semblent donc purement atmosphériques, pour les deux types d’étoiles (voir Acker et al, 1997 ;
Grosdidier et al, 2000, 2001).

Champ de vitesses turbulents dans les nébuleuses éjectées par les étoiles [WC] : Des
observations à haute résolution spectrale (R = 40 000, Aurelie 1.52m, et Elodie 1.93m) ont été
obtenues pour une douzaine de nébuleuses à noyau O et à raies d’émission, afin de modéliser les
raies nébulaires et d’en déduire les propriétés de la distribution radiale en vitesse et densité, en
collaboration avec l’institut d’astrophysique de Torun (K. Gesicki, R. Sczcerba,.avec le soutien du
PICS France-Pologne). .
L’analyse de 4 à 11 raies nébulaires montre que les raies des NP à noyau [WC] sont toutes élargies
par rapport aux nébuleuse avec un noyau de type O (voir Gesicki et al, 1996, Neiner et al, 2000). Ceci
implique l’existence de mouvements turbulents dans ces NP, superposés à une vitesse d’expansion
sensiblement constante. Les NP autour d’étoiles O ne montrent aucun signe de turbulence, mais leur
vitesse d’expansion croît vers l’extérieur. Les deux types de NP montrent environ la même vitesse
d’expansion moyenne. Cette étude suggère que les nébuleuses à noyau [WC] se trouvent dans un
régime dominé par la poussée du moment (et non de l’énergie). Normalement les zones les plus
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denses du vent fragmenté ne peuvent perdurer (voir Grosdidier et al, 1999), sauf pour les vents très
rapides des étoiles [WC], où les inhomogénéités du vent peuvent exciter des instabilités engendrant
la turbulence observée (voir Acker et al, 2002, sous presse).
Références
Gesicki K., Acker A., Szcerba R., 1996 : Modelling the structure of selected planetary nebulae,
Astronomy & Astrophysics 309, 907
Acker A., Grosdidier Y., Durand S., 1997 : Wind fluctuations observed for the [WC 9] nucleus of
BD+30°3639, Astronomy & Astrophysics 317, L 51 (letter)
Grosdidier, Y., Garcia-Segura G., Acker, A., Moffat, A.F.J., 1999 : Ubiquitous, fragmented, hot stellar
winds shaping nebulae ejected by hot stars, 1999, OCA meeting of the « Groupe d’étude
du transfert radiatif en astrophysique » (GRETA) p. 199
Neiner C., Acker A., Gesicki K., Szcerba R., 2000 : Modelling velocity field of 8 northern planetary
nebulae – A&A 358, 321
Grosdidier, Y., Acker, A., Moffat, A.F.J., 2000 : Turbulent outflows from [WC]-type nuclei of PN : I. The
[WC 9] central star BD+30°3639 and the [WC 9-10] class - A&A364, 597
Grosdidier, Y., Acker, A., Moffat, A.F.J., 2001 : Turbulent outflows from [WC]-type nuclei of PN : II.
The [WC 8] central star of NGC 40 - A&A 370, 513
Acker A., Gesicki K., Grosdidier Y., Durand S., 2002 :Turbulent nebulae around [WC]-type stars (A&A,
sous presse)
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