Une équipe de recherche
franco-espagnole est parvenue à identifier des signes très sérieux
de la présence d’un "premier cœur hydrostatique" dans une
proto-étoile située dans le nuage moléculaire de Persée.
Le "premier cœur hydrostatique" est une étape critique dans
l’évolution du nuage protostellaire qui le fait devenir étoile.
C’est un moment de basculement de courte durée aux échelles de temps
astronomiques et par conséquent très difficile à observer.
Les étoiles se forment par effondrement gravitationnel d'un nuage
moléculaire dense et froid. L'effet combiné de la rotation de la
matière et du champ magnétique donne une direction privilégiée à la
contraction et conduit à la formation d'un disque en rotation, où se
formeront d'éventuelles planètes. Associé à ce disque, un jet
perpendiculaire à celui-ci permet d’évacuer le moment cinétique
(*). Dans cette théorie, une
étape essentielle est la formation du premier cœur hydrostatique.
À ce stade, le gaz s'est déjà réchauffé et fortement comprimé,
cependant les températures et densités ne sont pas encore
suffisantes pour dissocier les molécules d’hydrogène. La contraction
ralentit donc un moment tandis que les températures montent,
jusqu'au moment où l'hydrogène est dissocié ce qui relance
l'effondrement gravitationnel, pour conduire finalement à la
formation d'une protoétoile où les conditions d'allumage des
réactions nucléaires vont se mettre progressivement en place.
Simultanément apparaît un flot relativement lent qui évacue de la
matière de chaque côté du disque. Cette étape de "premier cœur
hydrostatique” est très courte à l'échelle des temps astronomiques
puisqu’elle dure environ mille ans.
De tels objets éphémères – bien qu'essentiels pour tester les
théories de formation stellaire – sont ainsi rares dans l’Univers et
difficiles à identifier sans ambiguïté. Or le nuage moléculaire de
Persée abrite plusieurs candidats et les observations effectuées
avec l'interféromètre du plateau de Bure apportent des informations
nouvelles sur deux d'entre eux situés dans le nuage dense Barnard
1b. Les chercheurs ont observé et caractérisé les flots moléculaires
s’échappant de ces deux objets en déterminant leurs tailles,
vitesses et âges... L’âge ainsi que la taille de ces flots sont
notamment des paramètres importants. En effet, étant donné qu’un
premier cœur hydrostatique marque le début du dégagement de matière
en jets perpendiculaires, ces flots doivent nécessairement être
jeunes et petits pour être issus d’un premier un cœur hydrostatique.
Pour déterminer ces caractéristiques, les chercheurs se sont
focalisés sur le méthanol CH3OH et le formaldéhyde (H2CO)
contenus dans ces flots, en les observant à des longueurs d’ondes
caractéristiques et à la résolution angulaire de 2.3 seconde d’arc
(correspondant ici à environ 530 Unités Astronomiques). Les
observations ont révélé que chacune des deux sources protostellaires
est associée à un flot moléculaire de petite taille. Les propriétés
de ces flots ont permis de contraindre le bilan d'énergie et de
moment cinétique pour chaque source, et ont été comparées aux
prédictions de modèles d'effondrement gravitationnel dans un milieu
magnétisé. La source B1b-S est déjà trop active en termes de vitesse
et de taille du flot moléculaire pour être au stade de premier cœur
hydrostatique. Elle reste néanmoins très jeune. En revanche les
propriétés dynamiques de la source B1b-N restent parfaitement
compatibles avec celles d'un premier cœur hydrostatique. Même s’il
n'est pas encore possible de conclure avec certitude, la source
B1b-N est un candidat très sérieux et nous sommes peut-être ici
témoins de cette étape critique de la vie des étoiles en train de se
dérouler.
Cette étude a été menée par une chercheuse CNRS du Laboratoire
d’étude du rayonnement et de la matière en astrophysique et
atmosphères (LERMA
– Observatoire de Paris/CNRS/UPMC/Université de Cergy Pontoise/ENS)
et réalisée avec l’interféromètre
NOEMA de l’Institut de radioastronomie millimétrique (IRAM).
(*) La
conservation du moment cinétique est un effet physique bien connu,
qui traduit l'augmentation de la vitesse de rotation lors de la
contraction de la matière, comme lorsqu'un patineur accélère une
pirouette en repliant les bras. Cette augmentation de la vitesse de
rotation freine l'effondrement. Il est donc essentiel pour permettre
la formation d'une étoile de ralentir la rotation et donc d'évacuer
le moment cinétique loin de l'objet central. C'est le rôle du jet et
du flot moléculaire.
Source(s):
Nascent bipolar outflows associated with the first hydrostatic core
candidates Barnard 1b-N and 1b-S, Astronomy and
Astrophysics, 12 mai 2015.
Article
CNRS, 12 mai 2015.
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