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Il pleut des cristaux d'olivine sur la protoétoile Hops-68

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En étudiant les protoétoiles de la nébuleuse d'Orion, les chercheurs utilisant le télescope Spitzer ont découvert que sur l'une d'elles il pleuvait des cristaux... Le même phénomène s'est peut-être produit sur le protosoleil.

L'image du haut a été prise dans l'infrarouge par le télescope Spitzer de la Nasa. L'image d'artiste du milieu montre comment les cristaux d'olivine sont suspectés d'avoir été transportés par des jets dans le nuage externe autour de l'étoile en développement. La dernière image d'artiste montre une pluie de cristaux sur le disque de poussières entourant la protoétoile. © Nasa/JPL-Caltech/University of Toledo

Le Herschel Orion Protostar Survey (Hops) est un projet d'étude de protoétoiles au sein de la nébuleuse d'Orion. Il utilise plusieurs outils, dont les télescopes Herschel, Spitzer et d'autres se trouvant au sol. L'analyse des données obtenues dans l'infrarouge par Spitzer et concernant la protoétoile Hops-68 dans le catalogue des astres observés s'est révélée intéressante.

Bien que les réactions nucléaires ne se soient pas encore allumées au cœur de cette étoile en formation, et qu'elle se présente toujours principalement sous  la forme d'un nuage moléculaire dense et froid, on y observe des cristaux d'un minéral bien particulier. Il s'agit de forstérite, une espèce minérale du groupe des silicates, constituée de dioxyde de silicium (SiO2) et de magnésium. Sa formule chimique, Mg2SiO4 avec des traces ou impuretés en fer (fe), en fait le pôle pur magnésien de l'olivine (le pôle pur ferreux étant la fayalite).

Or, ce cristal se forme normalement dans des conditions de températures comparables à celles de la lave en fusion. Comment comprendre qu'on l'observe dans la partie du nuage moléculaire de la protoétoile encore à une température de l'ordre de 170 kelvins ?

Un cristal de forstérite. © Fabre Minerals

Un modèle pour le Système solaire en formation ?

Pour les chercheurs, ce doit être le signe que les cristaux se sont d'abord formés dans la zone interne beaucoup plus chaude du nuage en train de s'effondrer en protoétoile. Des jets auraient alors transporté ces cristaux à grande distance. Rappelés par la gravité, les cristaux de forstérite détectés par Spitzer retourneraient donc en direction de leur lieu de synthèse sous forme de pluies.

C'est la première fois que l'on observe de la forstérite dans un nuage moléculaire en train de former une protoétoile. Auparavant, Spitzer en avait par exemple détecté dans des disques protoplanétaires. Ces cristaux se trouvent aussi dans les comètes de notre propre Système solaire. Là aussi, c'est probablement des jets existant au tout début de l'Histoire du jeune Soleil qui expliquent la présence de ces cristaux incorporés à des matériaux se formant normalement à basses températures.