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Notre compréhension de la formation des étoiles à revoir?

L'idée que l'on se faisait de la formation des étoiles est remise en question par les découvertes d'une équipe internationale d'astrophysiciens, dont certains sont associés à l'Institut de planétologie et d'astrophysique de Grenoble, en France.

Un texte d'Alain LabelleGrâce à la grande précision des observations réalisées grâce au grand réseau d’antennes millimétrique/submillimétrique de l’Atacama (ALMA) installé au Chili, les scientifiques ont réussi à mesurer avec précision la quantité de cœurs massifs progéniteurs d’étoiles au sein d’une région lointaine de notre galaxie, la Voie lactée.

Ils ont ainsi montré que leur proportion y est plus élevée que celle qui est escomptée. Une donnée qui remet en cause la théorie largement acceptée selon laquelle la distribution en masse d’une population de cœurs progéniteurs d’étoiles serait identique à celle de sa descendance.

Les cœurs progéniteurs en question

Dans l’espace, derrière le voile des nébuleuses, des nuages de gaz s’agglomèrent et s’effondrent sur eux-mêmes pour former les structures fondatrices des étoiles que l’on appelle les cœurs progéniteurs. Ces derniers évoluent en groupes, accumulent de la matière et se fragmentent jusqu’à ce que naisse un amas de jeunes étoiles de masses diverses dont la distribution a été décrite en 1955 par Edwin Salpeter sous la forme d’une loi astrophysique.

Une loi pas si universelle

À l’époque, l’astrophysicien austro-australo-américain avait donc déterminé que la proportion entre les objets massifs et non massifs était la même dans les groupes de cœurs progéniteurs et dans ceux d’étoiles nouvellement formées.

Ainsi, la distribution en masse des étoiles à leur naissance, appelée IMF1, découlait simplement de la distribution en masse des cœurs qui leur donnent naissance, nommée CMF2.

Cette règle simple et claire avait été établie à la suite de l’étude des nuages moléculaires les plus proches de notre système solaire, peu denses donc peu représentatifs de la diversité des nuages de notre galaxie.

Mais cette règle est-elle observée partout dans le cosmos, même dans nuages plus denses et plus lointains? Voilà la question à laquelle ont voulu répondre les auteurs des présents travaux.

Un amas sous la loupe

Ils se sont intéressés à l’amas de cœurs progéniteurs W43-MM1 dont la structure est beaucoup plus typique des nuages moléculaires retrouvés partout dans notre galaxie, et surtout bien plus que ceux observés auparavant.

Grâce à la sensibilité d’ALMA, ils ont établi une distribution des cœurs statistiquement robuste sur une gamme de masse inégalée, allant des étoiles de type solaire aux étoiles 100 fois plus massives.

Constat : cette distribution ne suit pas la théorie de Salpeter de 1955.

Dans le nuage W43-MM1, les cœurs massifs se sont révélés surabondants, et les cœurs peu massifs, sous-représentés.

Ces observations remettent donc en question la relation entre CMF et IMF, voire l’universalité admise à ce jour de l’IMF.

En fait, on peut aujourd’hui envisager la possibilité que la répartition en masse des jeunes étoiles ne soit pas la même en tout point de notre galaxie.

Si tel est le cas, les astrophysiciens devront revoir leurs calculs portant sur la formation des étoiles, mais aussi toutes les estimations dépendant du nombre d’étoiles massives telles que le nombre de trous noirs et de supernovae.

Le détail de cette étude est publié dans la revue Nature Astronomy (en anglais).