Des chercheurs de l’Ipag remettent en cause les lois de la naissance des étoiles

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FIL INFO – Un consortium international de scientifiques, dont des chercheurs de l’Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble (Ipag), a découvert une répartition inattendue des masses des structures mères des étoiles dans une nébuleuse lointaine de la Voie lactée. Leurs travaux ont été publiés le 30 avril 2018 dans la revue Nature Astronomy.

 

 

Que les étoiles naissent dans des nuages moléculaires de gaz et de poussières est désormais connu de tous. À l’intérieur de ces nébuleuses, autrement nommées pouponnières d’étoiles, se forment des bulles de gaz qui, en s’effondrant sur elles-mêmes, donnent naissance aux cœurs progéniteurs ou structures mères des astres lumineux.

 

Détail de la nébuleuse de l'Aigle par le télescope spatial Hubble. DR

Détail de la nébuleuse de l’Aigle par le télescope spatial Hubble. DR

 

Jusqu’à présent, les scientifiques pensaient qu’il existait une relation étroite entre les masses des cœurs progéniteurs et celles des étoiles au sein des amas qu’ils engendrent en se fragmentant. Relation décrite en 1955 par Edwin Salpeter sous la forme d’une loi astrophysique.

 

L’universalité de cette loi vient d’être remise en cause par une équipe scientifique internationale* chapeautée par des chercheurs de l’Institut de planétologie et d’astrophysique de Grenoble (IPAG). Leurs travaux qui s’appuient sur la précision des observations offertes par le grand réseau d’antennes millimétrique/submillimétrique du désert d’Atacama (Alma) au Chili, ont été publiés** dans la revue Nature Astronomy, le 30 avril 2018.

 

 

Le réseau d’antennes Alma a permis d’étudier un amas dense de cœurs progéniteurs

 

La loi d’Edwin Salpeter a été fondée sur l’observation des nuages moléculaires les plus proches de notre système solaire. Les seuls observables avec les moyens technologiques de l’époque. Toutefois peu denses, ces derniers s’avèrent peu représentatifs de la diversité des nuages de gaz de notre galaxie, la Voie lactée.

 

Réseau d'antennes millimètres / submillimètres d'Atacama (ALMA), sur le plateau de Chajnantor dan

Réseau d’antennes millimètres – submillimètres d’Atacama (Alma), sur le plateau de Chajnantor dans les Andes chiliennes. DR

 

Grâce à sa sensibilité et à sa résolution spatiale uniques, le réseau Alma a permis de mesurer la quantité des structures mères au sein d’une région beaucoup plus lointaine et très active de notre galaxie. Il s’agit de l’amas W43-MM1 dont la densité est cette fois-ci bien plus typique des nuages moléculaires de la Voie lactée.

 

 

La loi d’Edwin Salpeter de 1955 remise en cause

 

Dans cet amas, les chercheurs ont établi « une distribution des cœurs progéniteurs statistiquement robuste sur une gamme de masse inégalée, allant des étoiles semblables au soleil aux étoiles cent fois plus massives », précisent-ils. Ô surprise : cette distribution ne suit pas la loi de 1955 ! À savoir que la proportion entre les objets massifs et non massifs devrait être la même dans les groupes de cœurs progéniteurs et ceux d’étoiles nouvellement formées.

 

L’amas d’étoiles en formation W43-MM1, tel qu'observé avec l'interféromètre millimétrique ALMA. Les très nombreux sites de formation d’étoiles, appelés coeurs et identifiés ici par des ellipses, témoignent de la forte activité de formation d’étoiles de cette région. © ESO/ALMA/F. Motte/T. Nony/F. Louvet/Nature Astronomy

L’amas d’étoiles en formation W43-MM1, tel qu’observé avec l’interféromètre millimétrique Alma. Les très nombreux sites de formation d’étoiles, appelés cœurs et identifiés ici par des ellipses, témoignent de la forte activité de formation d’étoiles de cette région. © ESO/Alma/F. Motte/T. Nony/F. Louvet/Nature Astronomy

 

En effet, dans le nuage W43-MM1, les cœurs massifs se sont révélés surabondants et les cœurs peu massifs sous-représentés. La loi d’Edwin Salpeter ne s’appliquant pas à cet amas, il est possible que la répartition en masse des jeunes étoiles ne soit pas la même en tout point de notre galaxie, contrairement à ce que l’on admet encore.

 

 

W43-MM1, un amas singulier ou représentatif ?

 

Prudent, le consortium regroupant une quarantaine de chercheurs va poursuivre ses travaux avec l’interféromètre millimétrique ALMA. Prochaine étape ? Étudier quinze régions similaires à W43-MM1 pour comparer leur distribution et évaluer si les caractéristiques de ce nuage sont effectivement généralisables.

 

Si tel est le cas, « la communauté scientifique devra revoir ses calculs portant sur la formation des étoiles et à terme toutes les estimations dépendant du nombre d’étoiles massives : enrichissement chimique du milieu interstellaire, nombre de trous noirs et de supernovæ », indiquent les chercheurs.

 

 

Véronique Magnin

 

 

* Ont également collaboré des chercheurs de l’Observatoire aquitain des sciences de l’univers (CNRS/Université Bordeaux), du Laboratoire d’études du rayonnement et de la matière en astrophysique et atmosphères (CNRS/Observatoire de Paris/Sorbonne Université) et de l’Institut de radioastronomie millimétrique.

 

** The unexpectedly large proportion of high-mass star-forming cores in a Galactic mini-starburst. F. Motte, T. Nony, F. Louvet, K. A. Marsh, S. Bontemps, A. P. Whitworth, A. Men’shchikov, Q. Nguyen Luong, T. Csengeri, A. J. Maury, A. Gusdorf, E. Chapillon, V. K̈önyves, P. Schilke, A. Duarte-Cabral, P. Didelon and M. Gaudel. Nature Astronomy, le 30 avril 2018.

 

 

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