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AP Columbae, si jeune et si proche de la Terre !

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AP Columbae ressemble à une naine rouge. Avec un âge inférieur à 100 millions d'années, il s'agit plus exactement d'une étoile préséquence principale. C'est l'étoile la plus jeune se situant la plus proche du Soleil, à une distance de seulement 27 années-lumière.

On voit ici l'étoile AP Columbae au centre de l'image. © Adric Riedel/RECONS/SMARTS

La formation des étoiles est un sujet complexe et fascinant en astrophysique, elle est une clé pour comprendre l'évolution des galaxies. Mais elle permet également de mieux comprendre ce qui détermine le taux de formation des étoiles d'une masse donnée dans une galaxie (la fameuse fonction initiale de masse de Salpeter) et d'améliorer notre connaissance de la formation des exoplanètes.

On sait que tout commence par la contraction d'un nuage moléculaire dans un globule de Bok, qui s'échauffe au fur et à mesure qu'il s'effondre gravitationnellement. Il se forme alors une protoétoile dans laquelle la température n'est pas suffisante pour que les réactions nucléaires s'enclenchent. Vient alors le stade dit T-Tauri avec ses objets de Herbig-Haro associés. Lorsque l'accrétion de matière ne se fait quasiment plus et que les réactions thermonucléaires n'ont toujours pas démarré, on est en présence de ce qu'on appelle une étoile préséquence principale.

Rappelons que les étoiles rassemblées en une bande sur le diagramme de Hertzsprung-Russell forment ce qu'on appelle la séquence principale. N'en font pas partie d'autres types d'étoiles comprenant les étoiles géantes, supergéantes et les naines blanches.

Une illustration du diagramme de Hertzsprung-Russell avec en abscisses le type des étoiles et en ordonnées leur luminosité (en nombre de fois celle du Soleil). Les couleurs ne sont pas vraiment représentatives, le Soleil est une naine jaune de type G par exemple. La ligne noire à droite de la séquence principale montre l'aspect d'un astre passant du stade protoétoile à celui d'étoile de la séquence principale. © Observatoire de Besançon

AP Columbae (AP Col) se trouve dans la constellation de la Colombe, au sud de la constellation d’Orion. Sa distance a été déterminée par la méthode de la parallaxe. Elle se trouve à seulement 27 années-lumière du Système solaire. Elle se présente à première vue comme une naine rouge de la séquence principale mais une étude plus approfondie a révélé qu'elle était anormalement brillante, quatre fois ce qu'elle devrait être d'après la théorie de la structure stellaire d'une étoile de la séquence principale de la même couleur. On en a d'abord déduit que son rayon est le double de ce qu'il devrait être et donc qu'il ne s'agit pas d'une telle étoile.

Le test du lithium

S'il s'agissait d'une étoile de la préséquence principale, son taux de lithium devrait être élevé dans son atmosphère, contrairement à ce que l'on observe sur la séquence principale. La raison en est que lorsqu'une telle étoile s'approche du moment où les réactions nucléaires vont s'allumer pour produire l'énergie de l'étoile, cette dernière est convective pendant une courte période et sa température intérieure dépasse les 2,5 millions de kelvins. Le lithium est donc en grande partie détruit dans l'astre.

Or justement, les mesures montrent qu'il y a bien plus de lithium dans l'atmosphère de AP Columbae que dans le cas d'une étoile de la séquence principale. Il s'agit donc bien d'une étoile de la préséquence principale et c'est la plus proche de la Terre. Comme ce stade dure peu de temps dans l'évolution d'une étoile, il est difficile de le surprendre, sauf à observer sur de grandes distances. Avoir une telle étoile juste dans la banlieue du Soleil à l'échelle de la Galaxie est une opportunité pour les astrophysiciens car les observations en sont facilitées. 

Son âge est estimé entre 12 et 50 millions d'années et étant donné les caractéristiques de son mouvement, AP Col s'est probablement formée dans une association d'étoiles situées à environ 450 années-lumière de la Terre (IC 2391, un amas ouvert dans la constellation des Voiles) il y a environ 40 millions d'années.

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