1. Imagerie spectro-interférométrique du noyau de η Car avec l'instrument GRAVITY : images de la zone de collision de vent dans les raies Br γ et He I avec une résolution de la milli-seconde d'arc
- Author
-
Sanchez-Bermudez, Joel, Weigelt, Gerd, Bestenlehner, Joachim M., Kervella, Pierre, Brandner, Wolfgang, Henning, Thomas, Müller, André, Perrin, Guy, Pott, Jorg-Uwe, Schöller, Markus, Van Boekel, Roy, Abuter, Roberto, Accardo, Matteo, Amorim, Antonio, Anugu, Narsireddy, Avila, Gerardo, Benisty, Myriam, Berger, Jean-Philippe, Blind, Nicolas, Bonnet, Henri, Bourget, Pierre, Brast, Roland, Buron, Alexander, Cantalloube, Faustine, Caratti O Garatti, Alessio, Cassaing, Frederic, Chapron, Frédéric, Choquet, Élodie, Clenet, Yann, Collin, Claude, Coude Du Foresto, Vincent, de Wit, Willem-Jan, De Zeeuw, Tim, Deen, Casey, Delplancke-Ströbele, Françoise, Dembet, Roderick, Derie, Frédéric, Dexter, Jason, Duvert, Gilles, Ebert, Monica, Eckart, Andreas, Eisenhauer, Frank, Esselborn, Michael, Fédou, Pierre, Garcia, Paulo J. V., Garcia-Dabo, Cesar Enrique, Garcia Lopez, Rebeca, Gao, Feng, Gendron, Eric, Genzel, Reinhard, Gillessen, Stefan, Haubois, Xavier, Haug, Marcus, Haussmann, Frank, Hippler, Stefan, Horrobin, Matthew, Huber, Armin, Huber, Zoltan, Hubin, Norbert, Hummel, Christian A., Jakob, Gerd, Jochum, Lieselotte, Jocou, Laurent, Karl, Martina, Kaufer, Andreas, Kellner, Stefan, Kendrew, Sarah, Kern, Lothar, Kiekebusch, Mario, Klein, Ralf, Kolb, Johann, Kulas, Martin, Lacour, Sylvestre, Lapeyrère, Vincent, Lazareff, Bernard, Le Bouquin, Jean-Baptiste, Léna, Pierre, Lenzen, Rainer, Lévêque, Samuel, Lippa, Magdalena, Magnard, Yves, Mehrgan, Leander, Mellein, Marcus, Mérand, Antoine, Moreno-Ventas, Javier, Moulin, Thibaut, Muller, Ewald, Muller, Friedrich, Neumann, Udo, Oberti, Sylvain, Ott, Thomas, Pallanca, Laurent, Panduro, Johana, Pasquini, Luca, Paumard, Thibaut, Percheron, Isabelle, Perraut, Karine, Petrucci, Pierre-Olivier, Pflüger, Andreas, Pfuhl, Oliver, Duc, Thanh Phan, Plewa, Philipp M., Popovic, Dan, Rabien, Sebastian, Ramirez, Andres, Ramos, Jose Ricardo, Rau, Christian, Riquelme, Miguel, Rodríguez-Coira, Gustavo, Rohloff, Ralf-Rainer, Rosales, Alejandra, Rousset, Gérard, Scheithauer, Silvia, Schuhler, Nicolas, Spyromilio, Jason, Straub, Odele, Straubmeier, Christian, Sturm, Eckhard, Suarez, Marco, Tristram, Konrad R. W., Ventura, Noel, Vincent, Frédéric, Waisberg, Idel, Wank, Imke, Widmann, Felix, Wieprecht, Ekkehard, Wiest, Michael, Wiezorrek, Erich, Wittkowski, Markus, Woillez, Julien, Wolff, Burkhard, Yazici, Senol, Ziegler, Denis, Zins, Gerard, Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA), Max-Planck-Gesellschaft, European Southern Observatory [Santiago] (ESO), European Southern Observatory (ESO), Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIFR), University of Sheffield [Sheffield], Laboratoire d'études spatiales et d'instrumentation en astrophysique (LESIA (UMR_8109)), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Universidad de Santiago de Chile [Santiago] (USACH), CENTRA Instituto Superior Tecnico, Universidade de Lisboa (ULISBOA), University of Exeter, Institut de Planétologie et d'Astrophysique de Grenoble (IPAG), Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Observatoire Astronomique de l'Université de Genève (ObsGE), Université de Genève (UNIGE), Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE), Dublin Institute for Advanced Studies (DIAS), DOTA, ONERA, Université Paris Saclay [Châtillon], ONERA-Université Paris-Saclay, Leiden University, Physikalisches Institut [Köln], Universität zu Köln, Max Planck Institute for Radio Astronomy, Universidade do Porto [Porto], Instituto Superior Técnico, Technical University of Lisbon, Lawrence Berkeley National Laboratory [Berkeley] (LBNL), European Space Agency (Baltimore) Space Telescope Science Institute (ESA), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG ), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019]), DOTA, ONERA, Université Paris Saclay (COmUE) [Châtillon], ONERA-Université Paris Saclay (COmUE), Universidade do Porto, Franche-Comté Électronique Mécanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR 6174) (FEMTO-ST), Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Université de Franche-Comté (UFC), and Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
INSTRUMENTATION: HAUTE RESOLUTION ANGULAIRE ,IMAGERIE STELLAIRE ,BINARY STAR ,MASS LOSS ,[SPI.OPTI]Engineering Sciences [physics]/Optics / Photonic ,HIGH ANGULAR RESOLUTION ,INSTRUMENTATION: INTERFEROMETRES ,ETOILE: PERTE DE MASSE ,STAR IMAGING ,INTERFEROMETER ,ETOILES BINAIRES ,MASSIVE STAR ,ETOILES MASSIVES - Abstract
International audience; Context. η Car is one of the most intriguing luminous blue variables in the Galaxy. Observations and models of the X-ray, ultraviolet, optical, and infrared emission suggest a central binary in a highly eccentric orbit with a 5.54 yr period residing in its core. 2D and 3D radiative transfer and hydrodynamic simulations predict a primary with a dense and slow stellar wind that interacts with the faster and lower density wind of the secondary. The wind-wind collision scenario suggests that the secondary’s wind penetrates the primary’s wind creating a low-density cavity in it, with dense walls where the two winds interact. However, the morphology of the cavity and its physical properties are not yet fully constrained.Aims. We aim to trace the inner ∼5–50 au structure of η Car’s wind-wind interaction, as seen through Brγ and, for the first time, through the He I 2s-2p line.Methods. We have used spectro-interferometric observations with the K-band beam-combiner GRAVITY at the VLTI. The analyses of the data include (i) parametrical model-fitting to the interferometric observables, (ii) a CMFGEN model of the source’s spectrum, and (iii) interferometric image reconstruction.Results. Our geometrical modeling of the continuum data allows us to estimate its FWHM angular size close to 2 mas and an elongation ratio ϵ = 1.06 ± 0.05 over a PA = 130° ± 20°. Our CMFGEN modeling of the spectrum helped us to confirm that the role of the secondary should be taken into account to properly reproduce the observed Brγ and He I lines. Chromatic images across the Brγ line reveal a southeast arc-like feature, possibly associated to the hot post-shocked winds flowing along the cavity wall. The images of the He I 2s-2p line served to constrain the 20 mas (∼50 au) structure of the line-emitting region. The observed morphology of He I suggests that the secondary is responsible for the ionized material that produces the line profile. Both the Brγ and the He I 2s-2p maps are consistent with previous hydrodynamical models of the colliding wind scenario. Future dedicated simulations together with an extensive interferometric campaign are necessary to refine our constraints on the wind and stellar parameters of the binary, which finally will help us predict the evolutionary path of η Car.; Contexte : η Car est une des étoiles brillantes bleues variables les plus intrigante de notre galaxie. Les observations et les modèles des émissions X, UV et optique et IR suggèrent qu'une étoile binaire avec une orbite fortement excentrique de période 5,54 ans réside au centre de son coeur. Les simulations hydrodynamiques et de transfert radiatif 2D et 3D prédisent la présence d'une étoile primaire avec vent stellaire dense et lent, qui interagit avec le vent de densité moindre et plus rapide de l'étoile secondaire. Ce scénario de collision vent-vent suggère que le vent de l'étoile secondaire pénètre dans le vent de l'étoile primaire, créant dans ce dernier une cavité de faible densité, avec des murs denses où les deux vents interagissent. Cependant, la morphologie de cette cavité et ses propriétés physiques ne sont pas encore pleinement contraints.Objectifs. Nous visons à déterminer la structure interne de l’interaction vent-vent de Car dans une zone allant de 5 à 50 Unités Astronomiques, telle que vue à travers Br γ et, pour la première fois, à travers la transition 2s-2p de He I.Méthodes : Nous avons utilisé des observations spectro-interférométriques du combineur de faisceaux en bande K de GRAVITY au VLTI. Les analyses des données comprennent: (i) un ajustement de modèle paramétrique aux observables interférométriques, (ii) un modèle CMFGEN du spectre de la source, et (iii) des reconstructions d'image interférométriques.Résultats : Notre modélisation géométrique des données du continuum nous permet d'estimer sa taille angulaire FWHM proche de 2 mas et son coefficient d'allongement de 1,06 ± 0,05 sur un PA = 130° ± 20°. Notre modélisation CMFGEN du spectre nous a permis de confirmer que le rôle de l'étoile secondaire devrait être pris en compte pour reproduire correctement les émissions Br γ et He I observées. Les images spectrales dans la bande Br γ révèle une caractéristique semblable à un arc au sud-est, peut-être associé aux vents chauds post-choc circulant le long du mur de la cavité. Les images dans la bande He I 2s-2p ont servi à contraindre la structure de la région d'émission de la transition, avec une résolution de 20 millisecondes d'arc (50 UA). La morphologie observée de He I suggère que l'étoile secondaire est responsable de l'ionisationproduisant le profil de raie. Les deux images (en Br γ et He I 2s-2p) sont compatibles avec les modèles hydrodynamiques précédents du scénario de vent en collision. De futures simulations dédiées ainsi qu’une vaste campagne interférométrique sont nécessaires pour affiner nos contraintes sur le vent et les paramètres stellaires de la binaire, ce qui nous aidera enfin à prédire le chemin évolutif de η Car.
- Published
- 2018