Des chercheurs de l’université de Toledo (États-Unis) ont étudié des étoiles naissantes dans le complexe d’Orion. Selon eux, un processus encore inconnu intervient pour stopper la croissance des protoétoiles. © Nasa , ESA , STScI , N. Habel, S. T. Megeath (Université de Tolède)
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Le comportement des bébés étoiles observés par Hubble surprend les astronomes

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[EN VIDÉO] Qu’est-ce qui empêche les étoiles de grossir plus ?  Les étoiles naissent au cœur de nuages d’hydrogène. Les puissants vents qu’elles émettent alors dispersent le gaz alentour, donnant naissance à des cavités de plus en plus grandes à mesure que les étoiles grossissent. C’est la théorie admise par les astronomes. Mais elles pourraient être remise en question par de nouvelles données. Celles-ci révèlent en effet que les cavités ne grandissent pas comme attendu. Comment alors expliquer que plus de gaz du nuage initial ne trouve pas son chemin vers l’étoile ? Les chercheurs comptent sur le télescope spatial James Webb pour trouver la réponse. (en anglais) © Nasa Goddard 

Lorsqu'un nuage d'hydrogène s'effondre, une étoile ne tarde pas à s'allumer. Mais seulement un tiers du gaz de ce nuage finit au cœur de l'étoile. Qu'advient-il du reste ? Des astronomes ont observé plus de 300 étoiles en formation pour le comprendre. Et ce qu'ils ont trouvé ne coïncide pas avec la théorie admise.

Les étoiles se forment de l'effondrement de gigantesques nuages d’hydrogène. Sous l'effet de la gravité. Jusqu'au point où des réactions de fusion nucléaire se déclenchent. Le processus est bien connu des astronomes. Mais ce qui continue de les étonner, c'est que seulement 30 % de la masse initiale du nuage entrent dans la composition de l'étoile naissante.

Dans l'espoir de mieux comprendre pourquoi le processus est à ce point inefficace, des chercheurs de l’université de Toledo (États-Unis) ont analysé des données recueillies sur 304 étoiles par les télescopes spatiaux Hubble et Spitzer de la Nasa et Herschel de l'Agence spatiale européenne (ESA). Des centaines de protoétoiles, plus exactement, situées dans le complexe d’Orion, la pouponnière d'étoiles la plus proche de la Terre -- située à environ 1.500 années-lumière.

Précisons que la phase de formation d’une étoile dure environ 500.000 ans. Une période au cours de laquelle l'étoile grossit rapidement. Mais à mesure qu'elle grandit, elle se met aussi à souffler de puissants vents qui dispersent les gaz chauds autour d'elle. Un peu comme un arroseur rotatif de pelouse qui propulse de l'eau dans des directions opposées. Et ces gaz érodent en quelque sorte le nuage environnant, y creusant des cavités.

Ces quatre images prises par le télescope spatial Hubble montrent la naissance chaotique d’étoiles dans le complexe d’Orion. Enveloppées de poussières, les étoiles naissantes sont reconnaissables par un rayonnement infrarouge. © N. Habel, S. T. Megeath, Université de Toledo, Nasa, Esa, STScl

Élimination du gaz : un processus encore à découvrir

Jusqu'alors, les astronomes pensaient que le processus se poursuit jusqu'à ce que tout le gaz qui entoure l'étoile ait été ainsi repoussé. Stoppant la croissance de la jeune étoile. Pourtant, les chercheurs de l'université de Toledo montrent aujourd'hui que les cavités présentes dans les nuages de gaz ne se développent pas régulièrement avec la croissance de l'étoile. « Il doit exister un autre processus pour éliminer le gaz qui ne finit pas dans l'étoile », explique Nolan Habel, auteur principal de l'étude, dans un communiqué.

La théorie ne correspond pas avec nos données.

Les images de Hubble révèlent en effet des détails sur ces cavités produites par les protoétoiles à différents stades de leur évolution. « Nous constatons qu'à la fin de la phase protostellaire, au moment où la majeure partie du gaz est tombée du nuage environnant sur l'étoile, un certain nombre de jeunes étoiles montrent encore des cavités assez réduites », indique Tom Megeath, chercheur à l'université de Toledo. Les cavités semblent ne s'étendre réellement qu'au moment où l'étoile rejette tout le gaz du nuage. « Notre idée de la manière dont les étoiles s'arrêtent de grossir ne correspond donc pas à ces données. » Et la question se pose du pourquoi plus de gaz du nuage ne trouve-t-il pas son chemin vers les étoiles.

Pour y répondre, les astronomes attendent désormais le lancement prochain du télescope spatial James Webb. Ils devraient en effet leur donner accès aux régions internes des disques entourant les protoétoiles et à la manière dont ces régions interagissent avec les gaz éjectés par l'étoile. Le nouvel instrument devrait aussi permettre aux chercheurs de mesurer le taux d'accrétion du matériau du disque sur l'étoile.

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