Formation d’une étoile

Attraper une étoile massive aux premiers stades de sa formation est un événement rare en astronomie, ce qui en fait un moment passionnant à étudier. Un groupe de chercheurs a profité de la découverte d’une étoile jeune et a utilisé l’Observatoire stratosphérique pour l’astronomie infrarouge (SOFIA) pour révéler les processus magnétiques qui permettent à une étoile aussi massive de se former.

Les orientations du champ magnétique de BYF 73, telles que dérivées des données SOFIA, sont superposées sur une image composite de la région prise par le télescope spatial Spitzer et le télescope anglo-australien. Les zones encerclées sont des emplacements de protoétoiles dans la région identifiée par ALMA et l’Observatoire Gemini. Ces études aident les astronomes à découvrir la relation entre le magnétisme et la gravité dans la formation des étoiles. Crédit : NASA/Spitzer/SOFIA/ALMA/Gemini/AAT/Barnes et al.

La pépinière stellaire où se déroule l’action, appelée BYF 73, n’est pas votre nuage typique de formation d’étoiles. Il est relativement petit, mais en son noyau central se trouve une jeune étoile qui détient le record du taux le plus élevé connu d’accrétion de masse protostellaire, le processus par lequel une étoile en croissance accumule de la masse à partir de son environnement.

À l’aide de SOFIA et d’un autre observatoire, l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) au Chili, Peter Barnes, chercheur à l’Institut des sciences spatiales de Boulder, Colorado, et son équipe ont examiné les champs magnétiques à l’intérieur de ce nuage formation d’étoiles. L’étude de l’orientation des champs magnétiques peut éclairer leur rôle dans la formation des étoiles massives, une question de longue date. Les étoiles massives se forment par un processus différent de leurs homologues plus moyens, reposant sur un échange continu de matière avec leur environnement, plutôt que sur l’accrétion de masse à partir d’un disque de matière environnant.

Naissance d’un ‘monstre masqué’

Des recherches antérieures d’ALMA avaient montré qu’au cœur de BYF 73 se trouvait un ‘monstre masqué’ : une seule protoétoile, MIR 2, qui est d’environ 1 300 fois la masse du Soleil et responsable d’environ la moitié de la puissance de sortie de la région. Ces valeurs ALMA placent MIR 2 aux tout premiers stades de la formation d’étoiles massives, avec un âge d’environ 40 000 ans – à l’échelle des temps humains, il a commencé à se former quelque temps après l’arrivée des humains en Australie.

‘C’est excitant parce que MIR 2 semble être si jeune, et les étoiles massives évoluent très rapidement selon les normes astronomiques et sont très rares, ce qui rend leurs premiers stades faciles à manquer’, a déclaré Barnes.

Les données de SOFIA et d’ALMA offrent toutes deux une résolution et une sensibilité élevées dans leurs gammes de longueurs d’onde respectives, permettant à Barnes et à son équipe de cartographier la polarisation des grains de poussière dans BYF 73. Cela a aidé les chercheurs à déterminer la relation entre le champ magnétique du nuage et le gaz densité – et ce que cela pourrait signifier pour la formation de MIR 2.

Quand la gravité prend le dessus

Les chercheurs ont découvert que la force du champ magnétique et la densité du gaz se situent à l’extrémité supérieure de la plage typique des nuages ​​​​formant des étoiles, mais la relation entre les deux échelles est comme prévu. Cela signifie que ce qui se passe dans BYF 73 n’est pas nécessairement quelque chose d’unique – il se trouve juste qu’il est massif, et sa densité monstrueuse par rapport à sa petite taille peut aider les astronomes à découvrir un seuil nécessaire pour que la gravité prenne le dessus et permette aux étoiles de se former. p>

La gravité est la seule force responsable de la formation des étoiles, mais le champ magnétique exceptionnellement puissant de BYF 73 pourrait agir en opposition, empêchant la formation d’étoiles de masse inférieure jusqu’à ce que la gravité devienne suffisamment forte pour former un monstre.

‘La découverte initiale de l’afflux massif de matière [sur MIR 2] était très excitante, car si peu d’exemples étaient connus pour des protoétoiles de masse plus élevée. À partir de ce moment, BYF a été le cadeau qui continue de donner », a déclaré Barnes.

MIR 2 en est encore aux tout premiers stades de la formation d’une étoile massive, et les synergies entre SOFIA et les études de champ magnétique d’ALMA ont aidé à clarifier les facteurs en jeu dans le processus.

‘Sans leurs découvertes, BYF 73 et MIR 2 en son sein seraient toujours de véritables casse-tête’, a déclaré Barnes.

SOFIA était un projet conjoint de la NASA et de l’Agence spatiale allemande au DLR. Le DLR a fourni le télescope, la maintenance programmée de l’avion et d’autres services de soutien pour la mission. Le centre de recherche Ames de la NASA dans la Silicon Valley en Californie a géré le programme SOFIA, la science et les opérations de mission en coopération avec l’Association de recherche spatiale des universités, dont le siège est à Columbia, dans le Maryland, et l’Institut allemand SOFIA de l’Université de Stuttgart. L’avion était entretenu et exploité par l’Armstrong Flight Research Center Building 703 de la NASA, à Palmdale, en Californie. SOFIA a atteint sa pleine capacité opérationnelle en 2014 et a conclu son dernier vol scientifique le 29 septembre 2022.

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