Ce bébé soleil nous livre des indices sur la formation des planètes

Située à environ 1.500 années-lumièreannées-lumière de notre Système solaire, en direction de la constellation d'Orionconstellation d'Orion, l'étoileétoile FU Orionis a beaucoup intrigué les astronomesastronomes voici quatre-vingts ans, lorsqu'en l'espace de trois mois, elle devint cent fois plus brillante. En effet, en 1936 sa luminositéluminosité augmenta soudainement, passant de son habituelle magnitudemagnitude 16 à la magnitude 9. S'agissait-il d'une novanova ? L'hypothèse fut écartée mais c'était un type d'étoile variableétoile variable encore inconnu qui se présentait. Dans les années soixante-dix, à l'aune d'autres cas similaires appelés FUOrs (étoiles FU Orionis), les chercheurs ont commencé à voir plus clair dans le comportement énigmatique de ces astresastres.

En réalité, FU Orionis est un magnifique bébé soleilsoleil, âgé de quelques centaines de milliers d'années seulement (à titre de comparaison, notre soleil, qui en est à la moitié de sa vie, est âgé de 4,57 milliards d'années). Son berceau n'est autre que la nébuleusenébuleuse où il s'est formé. Autour de lui, un disque protoplanétairedisque protoplanétaire de gazgaz et de poussière. En réalité, l'évènement de 1936 est un des premiers de la riche histoire de ce futur système planétaire qui est en train de s'écrire. Bien que la luminosité décroisse progressivement, l'évènement dure encore. Ce sont les grandes cuillerées de poussière englouties avec voracité qui en sont à l'origine.

Pour les chercheurs, c'est bien sûr une merveilleuse occasion de tenter d'en savoir plus sur les premiers pas d'une étoile comme le Soleil et sur les prémices de la formation planétaire. « Notre propre soleil est peut-être passé par un éclat similaire, ce qui a pu être une étape cruciale dans la formation de la TerreTerre et des autres planètes dans notre Système solaireSystème solaire », commente Joel Green, du STScI (Space Telescope Science Institute), qui vient de présenter avec ses collègues les résultats de leur enquête sur l'étoile lors des rencontres de l'American Astronomical Society, qui se déroulent cette semaine à San Diego, en Californie.

La très jeune étoile FU Orionis, illuminant le nuage de gaz qui l’entoure. © Eso, DSS

L'étoile FU Orionis a avalé l'équivalent de dix-huit Jupiter

Avec son équipe, Joel Green s'est intéressé à l'évolution du flux lumineux de FU Orionis dans le domaine infrarougeinfrarouge, en plus du visible, cherchant à discerner les relations de la jeune étoile comparable au Soleil avec le disque de matièrematière qui l'entoure. Pour ce faire, ils ont comparé les données acquises cette année avec Sofia (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy), le plus grand observatoire aéroporté au monde, avec celles recueillies en 2004 par le télescopetélescope spatial SpitzerSpitzer (toujours en activité). S'y sont ajoutées une multitude de données éparses qui, toutes ensemble, ont permis aux enquêteurs d'évaluer l'appétit de l'étoile au cours des quatre-vingts années écoulées depuis son sursautsursaut lumineux.

Bilan : les quantités de poussière avalées sont équivalentes à dix-huit JupiterJupiter. En douze ans, sa luminosité dans le visible et l'infrarouge a baissé de 13 %. Les chercheurs ont pu déterminer que la diminution est créée par l'occultationoccultation de l'étoile aux longueurs d'ondelongueurs d'onde infrarouge les plus courtes et non les plus longues. Autrement dit, c'est jusqu'à 13 % de la matière la plus chaude du disque qui a disparu, tandis que la poussière la plus froide est restée intacte.

« Une diminution du gaz le plus chaud signifie que l'étoile est en train de manger la partie la plus interne du disque, mais le reste n'a quasiment pas changé au cours des douze dernières années, explique Joel Green. Ce résultat est compatible avec les modèles informatiques, mais pour la première fois nous sommes en mesure de confirmer la théorie avec des observations ». L'évènement actuel devrait s'achever au cours des cents prochaines années.

Un bref sursaut d'énergie aux conséquences durables

Rien n'empêche d'imaginer qu'au même âge, le Soleil ait eu un comportement identique : un brutal sursaut d'énergieénergie créé par un gavagegavage de gaz. Ceci expliquerait cela... Pour les chercheurs, en effet, un semblable évènement qui a augmenté la luminosité de l'étoile par cent a pu modifier la chimiechimie des matériaux les plus proches. C'est peut-être pour cela que certains éléments sont plus rares sur Terre que sur Mars, remarque l'équipe. Formée plus loin, l'actuelle Planète rouge a ainsi pu accréter de la matière moins chauffée, donc moins altérée.

Quatre-vingts ans, c'est bien sûr un laps de temps dérisoire en comparaison de la vie de cette étoile qui devrait durer quelque dix milliards d'années. Pourtant, ses conséquences semblent déterminantes dans la procréation de ses planètes, ses sous-produits. « C'est incroyable que tout un disque protoplanétaire puisse changer sur une échelle de temps aussi courte, comparable à une vie humaine » souligne la coauteure de ces recherches, Luisa Rebull, de l'Ipac (Infrared Processing and Analysis Center) du Caltech, en Californie.

En tout cas, les astronomes sont très heureux de pouvoir en être témoins et d'ailleurs, ils ne comptent pas en rester là : de nouvelles observations avec le JWST (James Webb Space Telescope), dont le lancement est prévu pour 2018, sont d'ores et déjà au programme.