La manière d’étudier la formation planétaire

Les différentes étapes de la formation des étoiles. Crédits : Bill Saxton, Nrao / Aui / Nsf

La étoiles de faible masseComme notre soleil, ils sont formés de concentrations de gaz et de poussières cosmiques qui s’effondrent sous leur propre gravité. Lors de l’effondrement, ces objets tournent et la masse se condense au centre, créant une protoétoile, autour de laquelle se forme un disque circumstellaire, le tout dans un halo ou une coquille de matière. Une nouvelle étude, menée par Eleanor Fiorellino de l’Institut National d’Astrophysique (Inaf), ont analysé ces premiers stades de la formation des étoiles à la recherche d’une éventuelle relation entre le taux de croissance d’une étoile en formation et son disque circumstellaire. Les résultats ont été publiés le Les lettres du journal astrophysique.

“Nous pensons que l’enveloppe et le disque autour d’une protoétoile expulsent leur masse au fil du temps, l’expulsant dans le milieu interstellaire et augmentant simultanément la masse de l’étoile en formation”, a déclaré Fiorellino, chercheur. postdoc au siège de l’INAF à Naples, qui a également mené une partie de la recherche à l’Observatoire Konkoly à Budapest, en Hongrie. “Ce travail porte précisément sur le processus d’accrétion où une partie du matériau du disque, suivant les lignes de champ magnétique de l’étoile en formation, arrive à l’étoile et augmente sa masse.”

Une analyse similaire avait déjà été effectuée pour des objets un peu plus évolués : les étoiles dites “pré-séquence principale”, qui est l’étape qui précède la séquence principale, une phase fondamentale de l’évolution d’une étoile, caractérisée par la fusion de l’hydrogène dans le noyau de l’étoile. Pour ces objets, une relation a été trouvée entre les différentes grandeurs physiques impliquées, identifiant quelques modèles théoriques, notamment le modèle visqueux et le modèle fournissant des vents hydrodynamiques, qui peuvent expliquer les données d’observation.

Eleonora Fiorellino, chercheuse Inaf à Naples

La nouvelle étude se concentre pour la première fois sur les protoétoiles, c’est-à-dire le stade précédant les étoiles de pré-série, incorporant une tendance évolutive avec les stars de la pré-sériecomme prévu, mais aussi quelques différences.

“Paradoxalement, comme cela arrive souvent en physique, ce sont précisément les différences que nous trouvons qui sont intéressantes”, note Fiorellino, “car elles peuvent non seulement nous dire comment se forment les étoiles, mais aussi nous donner les conditions initiales de la formation planétaire, que de plus en plus plus de travail à ce sujet, indiquent qu’ils ont lieu pendant la phase préstellaire. Afin de mieux interpréter ces données d’observation, nous avons compris que nous avions besoin de modèles théoriques encore plus précis, car les modèles dont nous disposons actuellement ne prennent pas en compte des aspects spécifiques de la phase proto-stellaire ».

Les processus physiques qui se produisent lorsque les étoiles augmentent de masse ne sont pas encore entièrement compris. Les connaissances actuelles se limitent à la phase de pré-séquençage, facilement observable dans la bande optique. Au contraire, les objets plus jeunes, en phase protostellaire, ne sont pas visibles en optique et sont beaucoup plus compliqués à étudier car des observations dans la bande infrarouge sont nécessaires.

Lukasz Tychoniec, chercheur Eso à Garching (Allemagne)

Grâce à de nouveaux instruments, dont Kmos monté sur le Very Large Telescope de l’ESO – Observatoire européen austral au Chili, et l’utilisation de nouvelles techniques d’analyse, Fiorellino a étudié la 26 protoétoiles les plus brillantes à environ 1600 années-lumière de nous, en calculant leurs taux de croissance. De plus, les observations obtenues avec l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma) ont permis au collègue Lukasz Tychoniecchercheur postdoc au siège de l’ESO à Garching, en Allemagne, pour calculer les masses des disques autour de ces protoétoiles, afin de comprendre si les processus physiques applicables aux étoiles de pré-série sont les mêmes que ceux des protoétoiles.

«Ce travail montre une s’orienter nette évolution entre les protoétoiles brillantes (appelées classe I) et les étoiles de pré-série (classe II), suggérant d’étudier des protoétoiles encore plus jeunes et moins brillantes (classe 0) avec des instruments plus puissants depuis la Terre ou avec Jwst dans l’espace. Il montre également que les modèles qui réussissent à expliquer les étapes de pré-séquençage échouent lorsqu’ils sont appliqués aux protoétoiles. Nous pensons que la raison pour laquelle cela se produit est due au fait que l’enveloppe des protoétoiles, négligée dans les étoiles de pré-série, joue un rôle crucial lors de l’accrétion », conclut Fiorellino. “Ces quantités sont utiles non seulement pour comprendre comment les étoiles se forment, mais aussi pour fournir les conditions initiales de formation des planètes, comme la Terre, qui proviennent toujours du disque circumstellaire.”

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