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Comment les étoiles nouveau-nées se préparent à la naissance des planètes :


Une équipe internationale d’astronomes a utilisé deux des radiotélescopes les plus puissants du monde pour créer plus de trois cents images de disques formant des planètes autour de très jeunes étoiles dans les nuages ​​d’Orion. Ces images révèlent de nouveaux détails sur les lieux de naissance des planètes et les premiers stades de la formation des étoiles.

La plupart des étoiles de l’univers sont accompagnées de planètes. Ces planètes naissent dans des anneaux de poussière et de gaz, appelés disques protoplanétaires. Même les très jeunes stars sont entourées de ces disques. Les astronomes veulent savoir exactement quand ces disques commencent à se former et à quoi ils ressemblent. Mais les jeunes étoiles sont très faibles et il y a des nuages ​​denses de poussière et de gaz qui les entourent dans les pépinières stellaires. Seuls les réseaux de radiotélescopes très sensibles peuvent repérer les minuscules disques autour de ces étoiles naissantes au milieu des matériaux densément emballés dans ces nuages.

Pour cette nouvelle recherche, les astronomes ont pointé à la fois le très grand tableau Karl G. Jansky de la National Science Foundation (VLA) et le tableau Atacama Large Millimeter / submillimeter (ALMA) vers une région de l’espace où de nombreuses étoiles sont nées: les nuages ​​moléculaires d’Orion. Cette enquête, appelée VLA / ALMA Disque Nascent et Multiplicité (VANDAM), est la plus grande enquête sur les jeunes étoiles et leurs disques à ce jour.

Comment les étoiles nouveau-nées se préparent à la naissance des planètes :



De très jeunes étoiles, également appelées protostars, se forment dans des nuages ​​de gaz et de poussière dans l’espace. La première étape de la formation d’une étoile est lorsque ces nuages ​​denses s’effondrent sous l’effet de la gravité. À mesure que le nuage s’effondre, il commence à tourner – formant un disque aplati autour de la protoétoile. Le matériel du disque continue de nourrir l’étoile et de la faire grandir. À terme, le matériau restant sur le disque devrait former des planètes.

De nombreux aspects de ces premières étapes de la formation des étoiles et de la forme du disque ne sont toujours pas clairs. Mais cette nouvelle enquête fournit des indices manquants alors que le VLA et l’ALMA scrutaient les nuages ​​denses et observaient des centaines de proto-étoiles et leurs disques à divers stades de leur formation.



Jeunes disques formant des planètes

“Cette enquête a révélé la masse et la taille moyennes de ces très jeunes disques protoplanétaires”, a déclaré John Tobin de l’Observatoire national de radioastronomie (NRAO) à Charlottesville, en Virginie, et chef de l’équipe d’enquête. “Nous pouvons maintenant les comparer à des disques plus anciens qui ont également été étudiés de manière intensive avec ALMA.”

Ce que Tobin et son équipe ont découvert, c’est que les très jeunes disques peuvent être de taille similaire, mais sont en moyenne beaucoup plus massifs que les disques plus anciens. “Quand une étoile grandit, elle ronge de plus en plus de matière du disque. Cela signifie que les disques plus jeunes ont beaucoup plus de matière première à partir de laquelle des planètes pourraient se former. Des planètes probablement plus grosses commencent déjà à se former autour de très jeunes étoiles.”

Quatre protostars spéciaux

Parmi des centaines d’images d’enquête, quatre protostars semblaient différents des autres et ont attiré l’attention des scientifiques. “Ces étoiles nouveau-nées avaient l’air très irrégulières et ternes”, a déclaré Nicole Karnath, membre de l’équipe de l’Université de Toledo, Ohio (maintenant au SOFIA Science Center). “Nous pensons qu’ils sont à l’un des premiers stades de formation des étoiles et que certains ne se sont peut-être même pas encore transformés en proto-étoiles.”

Il est spécial que les scientifiques aient trouvé quatre de ces objets. “Nous trouvons rarement plus d’un tel objet irrégulier dans une observation”, a ajouté Karnath, qui a utilisé ces quatre étoiles infantiles pour proposer une voie schématique pour les premiers stades de la formation des étoiles. “Nous ne savons pas exactement quel âge ils ont, mais ils ont probablement moins de dix mille ans.”

Pour être définies comme une protoétoile typique (classe 0), les étoiles doivent non seulement avoir un disque rotatif aplati qui les entoure, mais également un écoulement – répandant du matériel dans des directions opposées – qui efface le nuage dense entourant les étoiles et les rend optiquement visible. Cette sortie est importante, car elle empêche les étoiles de tourner hors de contrôle pendant leur croissance. Mais quand exactement ces débits commencent à se produire, c’est une question ouverte en astronomie.

L’une des étoiles infantiles de cette étude, appelée HOPS 404, a un débit de seulement deux kilomètres (1,2 miles) par seconde (un flux protostar-out typique de 10-100 km / s ou 6-62 miles / s). “C’est un grand soleil gonflé qui recueille encore beaucoup de masse, mais vient de commencer son écoulement pour perdre son élan angulaire afin de pouvoir continuer à grandir”, a expliqué Karnath. “Il s’agit de l’un des plus petits débits sortants que nous ayons vus et il soutient notre théorie de ce à quoi ressemble la première étape de la formation d’un protoétoile.”

Combiner ALMA et VLA

La résolution et la sensibilité exquises fournies par ALMA et le VLA ont été cruciales pour comprendre les régions externes et internes des protostars et de leurs disques dans cette enquête. Alors qu’ALMA peut examiner en détail le matériau poussiéreux dense autour des protostars, les images du VLA faites à des longueurs d’onde plus longues étaient essentielles pour comprendre les structures internes des plus jeunes protostars à des échelles plus petites que notre système solaire.

“L’utilisation combinée d’ALMA et de VLA nous a donné le meilleur des deux mondes”, a déclaré Tobin. “Grâce à ces télescopes, nous commençons à comprendre comment commence la formation des planètes.”

L’Observatoire national de radioastronomie est un établissement de la National Science Foundation, exploité en vertu d’un accord de coopération par Associated Universities, Inc.