Des bébés étoiles sont en danger près de notre trou noir supermassif. Ici, une vue d'Alma observant la Voie lactée. © ESO

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Des bébés étoiles en danger près de notre trou noir supermassif

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Le radiotélescope Alma a détecté de très jeunes protoétoiles dangereusement proches de Sagittarius A*, le trou noir supermassif situé au centre de la Voie lactée. Les forces de marée de ce trou noir devraient pourtant empêcher la formation de telles étoiles.

Avant que les réactions de fusion n'y débutent, notre Soleil, encore jeune, n'était qu'une protoétoile entourée d'un disque d'accrétion d'où s'élevaient, perpendiculairement, deux jets de matière. Peu de temps avant d'arriver sur la « séquence principale », le Soleil était en phase dite « T-Tauri » (du nom d'une jeune étoile variable de la constellation du Taureau et faisant partie de l'amas des Hyades, découverte en 1852 par John Russell Hind).

Les astronomes observent des protoétoiles en phase T-Tauri avec des jets de matière depuis quelques décennies et ils commencent à bien les connaître. Il s'agit d'une étape sur le chemin menant de l'effondrement de nuages moléculaires poussiéreux et particulièrement froids dans le milieu interstellaire à des étoiles de quelques masses solaires tout au plus.

Une protoétoile en formation s'entoure d'un disque de matière (image d'artiste de gauche) sur lequel la matière d'un cœur dense continue de tomber en effondrement gravitationnel dans un nuage moléculaire. Le disque et la chute de la matière sur celui-ci s'expliquent par le fait qu'il existe des forces centrifuges dues à la rotation initiale du cœur. Des mécanismes complexes empêchent une partie de la matière d'atteindre la protoétoile, qui est alors éjectée par deux jets polaires. Plus tard, cette protoétoile devient une étoile avec des planètes en formation dans le disque (image d'artiste de droite). © Alma (ESO/NAOJ/NRAO), Yusef-Zadeh et al., B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

Onze protoétoiles qui n'auraient jamais dû naître autour de Sgr A*

Tous les mystères de ce long chemin ne sont pas encore percés. Mais les astrophysiciens ne s'attendaient tout de même pas (en fonction de notre compréhension des mécanismes de la naissance des étoiles) à faire la découverte, exposée dans un article récemment déposé sur arXiv, de protoétoiles proches de Sagittarius A* (Sgr A*), le trou noir situé au centre de notre Galaxie.

Le cœur de la Voie lactée se dérobe largement à nos yeux ; celui-ci est difficilement atteignable dans le domaine du visible, que les instruments soient en orbite ou au sol, à cause de l'interposition de nombreux nuages riches en poussières qui bloquent la lumière à ces longueurs d'onde. Les rayons X, gamma, infrarouges et dans le domaine millimétrique aussi bien que radio n'ont pas cette limite ; grâce à eux, il est possible d'étudier les régions au cœur du bulbe de notre Galaxie. C'est pourquoi les astronomes sondent les abords du trou noir supermassif avec l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, plus connu sous le nom d'Alma.

À sa grande surprise, une équipe de chercheurs a ainsi découvert, avec Alma, et à des distances de quelques années-lumière seulement autour de Sagittarius A*, la présence indiscutable de 11 protoétoiles de faibles masses en phase T-Tauri, bien reconnaissables à leurs jets bipolaires. Les données d'Alma suggèrent que ces étoiles sont particulièrement jeunes : environ 6.000 ans.

Une image d'Alma montrant 11 jeunes protoétoiles à environ 3 années-lumière de Sagittarius A* (Sgr A*), représenté par une étoile. Les flèches indiquent la présence de jets bipolaires associés à ces étoiles. © Alma (ESO/NAOJ/NRAO), Yusef-Zadeh et al., B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

Comment expliquer la présence de ces étoiles ?

Or, même si Sgr A* ne contient que quatre millions de masses solaires (ce qui est faible par rapport à ses cousins contenant plusieurs milliards de masses solaires) et qu'il n'est pas en phase de quasar, son champ de gravité et les rayonnements ultraviolets et X qu'il émet en accrétant de la matière devraient rendre les nuages moléculaires proches de lui assez peu propices à la formation de jeunes protoétoiles.

Ces nuages devraient être trop turbulents et ces rayonnements devraient avoir tendance à souffler la matière et à inhiber la formation stellaire, de la même façon que le rayonnement ultraviolet de jeunes étoiles dans des pouponnières est en mesure d'éroder sérieusement les nuages dans lesquels ces étoiles se sont formées par effondrement gravitationnel.

Un zoom sur une des images d'Alma montrant des jets associés à une protoétoile. © Alma (ESO/NAOJ/NRAO), Yusef-Zadeh et al., B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

En fait, les forces de marée de Sagittarius A* devraient, par elles-mêmes, suffire à empêcher l'effondrement des nuages moléculaires, qui sont très loin d'être assez denses pour que leur champ de gravitation contrecarre les effets de celui du trou noir supermassif, comme l'expliquent les astrophysiciens.

Une explication possible à cette énigme fait intervenir des flots de matière pouvant être éjectés par Sagittarius A* et qui auraient compressé suffisamment ces nuages moléculaires pour que leur densité soit à même de provoquer leur effondrement.

  • Alma est un radiotélescope pouvant voir à travers les nuages poussiéreux qui cachent le centre de la Voie lactée. Il peut ainsi étudier, entre autres, l'environnement du trou noir supermassif qui s'y trouve, Sagittarius A*.
  • De jeunes protoétoiles situées à quelques années-lumière de ce trou noir ont été découvertes par Alma, ce qui intrigue les astrophysiciens.
  • Ces astres sont dangereusement proches du trou noir. Les forces de marée de ce dernier auraient dû interdire la naissance de ces jeunes étoiles.