La nébuleuse du spirographe

IC 418

Brillante comme un joyau aux mille facettes, IC 418 dite nébuleuse du spirographe, ou encore PK215-24.1, est une nébuleuse planétaire située dans la constellation du Lièvre à 2 000 années-lumières de nous. Cette photographie émise récemment (7 septembre 2000), en fausses couleurs, est due au télescope Hubble obtenue avec la caméra planétaire à champ large, en fev 99 avec le filtre vert (Sahai) et en septembre 99 avec les filtres bleu et rouge (Hajian).
Temps d'exposition: 35 mn.

Credit: R. Sahai (JPL) et al., Hubble Heritage Team (STScI/AURA), NASA

Une nébuleuse planétaire représente l'étape finale dans l'évolution d'une étoile comme notre Soleil. Il y a quelques milliers d'années, l'étoile au centre (HD35914) de IC 418 était une géante rouge, qui a expulsé ses couches extérieures dans l'espace pour former la nébuleuse que nous admirons aujourd'hui et qui s'étend sur 0,2 al (2000 milliards de km). Les restes de l'étoile au centre est le noyau brûlant de la géante rouge, dont le rayonnement ultra-violet inonde l'enveloppe de gaz en créant une fluorescence. Dans quelques millénaires, le spirographe se sera dilué dans l'espace, tandis que l'étoile centrale mettra des milliards d'années à se refroidir. Nous contemplons, ici, la mort de notre propre Soleil.

Cette photo, prise à travers des filtres, permet d'isoler les divers éléments chimiques. Le filtre rouge F658N, indique l'azote 2 fois ionisé, gaz le plus froid de la nébuleuse et localisé à la circonférence, loin du noyau brûlant. Le filtre vert F656N montre l'émission de la raie a de l'hydrogène et le filtre bleu F502N, l'oxygène 3 fois ionisé, gaz le plus chaud à proximité du cœur.

Hubble nous a révélé l'incroyable texture de cette nébuleuse. Elle laisse perplexe la communauté scientifique quant à son origine. Les couches sont-elles en relation avec des vents chaotiques provenant de l'étoile variable (HD35914) qui se trouve au centre. En effet sa brillance varie de manière imprévisible en quelques heures. Par contraste, il y a quelques millions d'années, IC 418 était probablement une étoile aussi bien connue et comprise, que notre Soleil.

Mais depuis qu'elle a épuisé son carburant nucléaire, son enveloppe extérieure a commencé à s'étendre, pour finalement exploser lorsque la pression intérieure ne fut plus suffisante pour compenser la force de gravitation. Ceci se passa sur plusieurs centaines de milliers d'années: l'enveloppe s'effondra, puis rebondit sur le noyau dégénéré en explosant et fut expulsée en donnant la nébuleuse que nous admirons. Le cœur mis à nu deviendra la Naine Blanche visible au centre.

Localisation

magnitude: 10,7
dimensions: 14" x 11" soit environ 0,2 al.
AD : 5h 27' 28"2 Dec: -12°41'50"
Alt : -49°13'18" Az : 2°51'08"

Les astronomes qui ont travaillé sur IC 418 sont les suivants:
responsables: R. Sahai et J. Trauger (JPL).
astronomes : A. Hajian (USNO), Y. Terzian (Cornell), B. Balick (Univ. Washington), H. Bond et N. Panagia (STScI)

Voici ce que pouvait dire B. Balick en 1987:

"Cette nébuleuse planétaire est donnée pour une magnitude de 11 et un diamètre de 12 secondes d'arc. Dans le champ, j'ai trouvé quelque chose de mystérieux. Après avoir regardé dans mon 150 mm, je notais: " Brillance de surface surprenante. Petit disque légèrement allongé. C'est évident, avec un grossissement de 135". Je notais aussi que l'étoile centrale HD35914, de magnitude 10, n'était pas visible à la position indiquée sur la carte. Bien que les données du catalogue furent récentes, cela me semblait étonnant. Dans ce cas, l'étoile brillante dessinée sur la carte, au-dessous, est actuellement étoile centrale de la nébuleuse.
La leçon à tirer, c'est que si vous ne voyez pas l'objet à la position attendue, ayez la bonne idée de regarder dans tout le champ. Vous ne savez jamais où il faut pointer.
Cela se révéla un très joli petit objet, même dans un télescope de 150 mm. Le truc c'est d'utiliser un fort grandissement tant que les conditions le permettent, pour observer ce très joli oval."

http://www.skyhound.com/sh/archive/jan/IC_418.html

Au-dessus, le champ dans un télescope de 150 mm et grossissement de 50. Nord en bas et Est à droite. La nébuleuse est décalée. Elle est localisée au-dessous de l'étoile brillante qui est en fait l'étoile centrale de la nébuleuse.

Le spirographe

Genre annélides sédentaires tubicoles dont les branches céphaliques, fines ondulées, forment un beau panache. Elles bouchent sans arrêt, leurs branches décrivant des figures qui ont inspirées le nom de la nébuleuse IC418 dite du spirographe. Il protégé dans un tube muqueux souple qui peut mesurer jusqu'à 35 cm de long. Il est sédentaire, généralement fixé ou ancré dans la roche. Présent de quelques mètres jusqu'à 50 mètres de profondeur, il affectionne les tombants et les parois verticales des constructions portuaires. La couronne branchiale spiralée qui dépasse du tube a un rôle respiratoire (branchies) et alimentaire, filtrant les particules en suspension dans l'eau. Ils se nourrissent de matière organique qu'ils prélèvent dans le sable, ou comme dans le cas du Spirographe, des particules que le courant amène à ses branchies.

http://perso.wanadoo.fr/christian.coudre/spiro.html

Cela a donné l'idée à certain de développer un modèle mathématique que je vous présente ci-dessous. Voici un applet créé par Anu Garg.

Les courbes suivantes sont pour: a = i /10, avec i = 1, 2, ..., 10, et q = 0.

Spirograph1-3

(p , q) = (1 , 3)
______________

(p , q) = (1 , 4)
_________________

(p , q) = (1 , 5)
_______________

(p , q) = (2 , 5)
_______________

(p , q) = (2 , 7)
_______________

(p , q ) = (3 , 7)
_______________

D'autres dessins, comme celui ci-dessous, peuvent être réalisés en superposant des spirographes individuels.

Voir aussi le monde des mathématiques et
Epitrochoïde, Harmonographe, Hypotrochoïde, Maurer Rose, Spirolaterale.

apod: http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/

$\displaystyle x$	$\textstyle =$	$\displaystyle (R+r)\cos\theta-(r+\rho)\cos\left({{R+r\over r}\theta}\right)$	(1)
$\displaystyle y$	$\textstyle =$	$\displaystyle (R+r)\sin\theta-(r+\rho)\sin\left({{R+r\over r}\theta}\right),$	(2)

$\displaystyle x$	$\textstyle =$	$\displaystyle x_0[m\cos t+a\cos(nt)]-y_0[m\sin t-a\sin(nt)]$	(3)
$\displaystyle y$	$\textstyle =$	$\displaystyle y_0[m\cos t+a\cos(nt)]+x_0[m\sin t-a\sin(nt)],$	(4)

$\displaystyle m$	$\textstyle \equiv$	$\displaystyle {q-p\over q}$	(5)
$\displaystyle n$	$\textstyle \equiv$	$\displaystyle {q-p\over p}$	(6)
$\displaystyle x_0$	$\textstyle \equiv$	$\displaystyle \cos\theta$	(7)
$\displaystyle y_0$	$\textstyle \equiv$	$\displaystyle \sin\theta.$	(8)