Sciences

En vidéo : Hubble a filmé les jets des étoiles naissantes

ActualitéClassé sous :Astronomie , Herbig-Haro , Hubble

Les mêmes objets de Herbig-Haro ont été photographiés à plusieurs reprises pendant quatorze ans par Hubble. Un groupe d'astrophysiciens a eu l'idée de rassembler les images de ces nébuleuses en émission, causées par l'impact des jets des protoétoiles en formation sur le milieu interstellaire. Résultat : d'impressionnants films montrant la dynamique de ces objets.

Plusieurs images d'objets de Herbig-Haro vus par Hubble. De haut en bas et de gauche à droite HH 47, HH 34 et HH 2. © Nasa, Esa, P. Hartigan (Rice University)

Les objets astrophysiques associés aux noms de Guillermo Haro et George Herbig ont en réalité été découverts par Sherburne Wesley Burnham à la fin du XIXe siècle alors qu'il observait l'étoile T Tauri. On sait aujourd'hui que T Tauri est une protoétoile, une étoile variable si jeune qu'elle n'a pas encore achevé sa formation. Elle tire sa luminosité du mécanisme de Kelvin-Helmholtz, c'est-à-dire de la conversion directe de son énergie potentielle gravitationnelle en chaleur et pas de l'allumage des réactions de fusion nucléaire en son centre. Les étoiles au même stade d'évolution sont d'ailleurs dites en phase T Tauri.

La formation d’une étoile paraît simple mais elle est en fait très compliquée. Afin de pouvoir s'effondrer suffisamment pour que des réactions nucléaires se produisent, la protoétoile doit perdre de la chaleur, du moment cinétique, et même une partie de son champ magnétique.

C'est là que les choses se compliquent....


Cette vidéo montre l'évolution au fil du temps de Herbig-Haro HH 34, un jet expulsé d'une étoile tout juste née dans la constellation d'Orion. La vidéo a été réalisée en collant ensemble des observations de HH 34 en 1994, 1998 et 2007. © Nasa, Esa, P. Hartigan (Rice University), G. Bacon (STScI)/YouTube

Une bonne façon de le faire est de former des planètes avec un disque protoplanétaire mais on pense que la production de jets de matière le long de l'axe de rotation de la protoétoile est aussi un mécanisme important. Ce sont ces jets qui, en entrant en collision avec le milieu interstellaire, y provoquent des ondes de choc et la formation des petites nébuleuses en émissions, étudiées de plus près par Herbig et Haro vers 1950.

Des jets bipolaires supersoniques

À l'époque, ceux-ci ignoraient tout cela et même si le grand astrophysicien Viktor Ambartsumian avait déjà compris qu'il y avait un lien entre ces objets (qu'il baptisa de Herbig-Haro) et les premières étapes de la formation des étoiles T Tauri, ce ne fut vraiment qu'avec les observations du début des années 1980 que l'on comprit que l'on était en présence de jets de matière.


L'objet de Herbig-Haro HH 1. © Nasa, Esa, P. Hartigan (Rice University), G. Bacon (STScI)/YouTube

Avec ses collègues, Patrick Hartigan a eu l'idée d'utiliser les images prises depuis quatorze ans par Hubble et montrant les mêmes objets de Herbig-Haro (HH) et leurs évolutions. Ils ont ainsi rassemblé les photographies des jets HH 1, HH 2, HH 34, HH 46 et HH 47 (HH 1 et HH 2, HH 46 et HH 47 sont des paires de jets de deux étoiles). Hubble a suivi ces jets sur trois époques : HH 1 et HH 2 en 1994, 1997 et 2007 ; HH 34 en 1994, 1998 et 2007, et HH 46 et HH 47 en 1994, 1999 et 2008. Ces jets supersoniques s'étendent sur environ dix fois la largeur du Système solaire et la matière les composant fonce dans l'espace à plus de 700.000 kilomètres par heure. HH 34, HH 1 et HH 2 sont observés dans la nébuleuse d’Orion alors que HH 46 et HH 47 se montrent dans la constellation australe des Voiles. Dans les deux cas, les distances sont d'environ 1.350 années-lumière.


Cette vidéo montre l'évolution au fil du temps des objets de Herbig-Haro HH 46 et HH 47, des jets expulsés d'une étoile nouveau-né dans la constellation australe des Voiles. La vidéo a été réalisée en rassemblant des images prises en 1994, 1999 et 2008. © Nasa, Esa, P. Hartigan (Rice University), G. Bacon (STScI)/YouTube

Comme on peut le voir dans les différentes vidéos données en lien, y compris dans le Hubblecast 49, le résultat a été spectaculaire car l'on voit s'animer sous nos yeux les objets de HH. De plus, les astrophysiciens numériciens qui tentent de reconstituer à l'ordinateur la formation des étoiles, et donc de comprendre les jets observés, peuvent maintenant faire de nouvelles comparaisons entre leurs simulations et la réalité.


Cette vidéo montre un gros plan d'une onde de choc dans l'objet de Herbig-Haro HH 34, un jet expulsé d'une étoile nouvellement née dans la constellation d'Orion. Des chocs comme celui-ci sont similaires à la vague d'étrave provoquée par un bateau. © Nasa, Esa, P. Hartigan (Rice University), G. Bacon (STScI)/YouTube

Les images prises par Hubble, qui elles-mêmes ont été rassemblées en films à l'ordinateur, révèlent par exemple que les jets ne sont pas éjectés de façon stationnaire. On voit des sortes de bouffées sporadiquement émises et avec des vitesses d'éjection différentes. Les paquets de matière que l'on voit voyager produisent des ondes de choc lorsqu'ils entrent en collision avec le milieu interstellaire et ils chauffent localement ce dernier, produisant les émissions de rayonnement caractéristiques des objets de HH. Les simulations sur ordinateur donnent elles des jets émis de façon continue.

Cherchant à mieux comprendre ce qu'ils voyaient, les astrophysiciens se sont tournés vers leurs collègues physiciens experts en hydrodynamique des explosions nucléaires ou encore ceux travaillant sur la fusion contrôlée, notamment avec des lasers. D'intéressantes perspectives sont en train d'émerger et les chercheurs sont fascinés de voir que certains des processus qu'ils observent avec les images de Hubble peuvent être explorés directement sur Terre lors d'expériences.

Cela vous intéressera aussi