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Une famille d'étoiles déchirées

Astronomie : Une famille d'étoiles déchirées

Parfois, il ne faut pas beaucoup pour déchirer une famille. Un dîner de Noël qui a mal tourné peut faire cela. Mais pour qu'une famille d'étoiles soit déchirée, il faut que quelque chose de vraiment énorme se passe.

La rupture dramatique d'une famille de stars s'est déroulée dans la nébuleuse d'Orion, il y a environ 600 ans. La nébuleuse d'Orion est l'un des objets les plus étudiés de notre galaxie. C'est une région en formation d'étoiles, où une grande partie de la naissance de l'étoile est dissimulée derrière des nuages ​​de poussière. Les progrès de l’infrarouge et de la radioastronomie nous ont permis d’observer la Nébuleuse et de regarder un drame époustouflant se dérouler.

Cette illustration à trois images montre comment un groupe d'étoiles peut se séparer et projeter les membres dans l'espace. Panel 1: membres d'un système à étoiles multiples en orbite. Panneau 2: deux étoiles se rapprochent l'une de l'autre sur leur orbite. Panel 3: les étoiles en orbite étroite fusionnent ou forment un binaire étroit. Cet événement libère suffisamment d'énergie gravitationnelle pour propulser toutes les étoiles du système vers l'extérieur, comme indiqué dans le troisième panneau.
Crédits: NASA, ESA et Z. Levy (STScI)

Au cours des dernières décennies, les observations ont montré que deux des étoiles de notre jeune famille partaient dans des directions différentes. En fait, ils voyageaient dans des directions opposées et se déplaçaient à des vitesses très élevées. Beaucoup plus haut que les étoiles voyagent normalement à. Quelle en est la cause?

Les astronomes ont été en mesure de reconstituer l'histoire en retraçant la position des deux étoiles il y a 540 ans. Il y a tous ces siècles, à peu près à la même époque où l'humanité commençait à prendre conscience que la Terre tournait autour du Soleil et non l'inverse, les deux étoiles rapides se trouvaient au même endroit. Cela suggérait que les deux faisaient partie d'un système en étoile qui s'était brisé pour une raison quelconque. Mais leur énergie combinée ne s'est pas ajoutée.

Maintenant, le Hubble a fourni un autre indice à toute l'histoire, en repérant une troisième étoile en fuite. Ils ont retracé le parcours de la troisième étoile il y a 540 ans et ont découvert que celle-ci provenait du même endroit que les autres. Cet endroit? Une zone proche du centre de la nébuleuse d’Orion appelée la nébuleuse de Kleinmann-Basse.

Cette image composite de la nébuleuse de Kleinmann, appartenant au complexe de la nébuleuse d'Orion, est composée de plusieurs pointages du télescope spatial Hubble de la NASA / ESA dans des conditions de lumière optique et proche infrarouge. La lumière infrarouge permet d’observer à travers la poussière de la nébuleuse et d’y voir les étoiles. Les étoiles révélées sont montrées avec une couleur rouge vif dans l'image. Avec cette image, représentant la région centrale de la nébuleuse d'Orion, les scientifiques étaient à la recherche de planètes voyantes et de naines brunes. En tant qu'effet secondaire, ils ont trouvé une étoile en fuite rapide. Par ESA / Hubble, CC BY 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=57169218

L'équipe à l'origine de ces nouveaux résultats, dirigée par Kevin Luhman de la Penn State University, publiera ses conclusions dans le numéro du 20 mars 2017 de The Astrophysical Journal Letters.

"Les nouvelles observations de Hubble fournissent une très bonne preuve que les trois étoiles ont été éjectées d'un système à plusieurs étoiles", a déclaré Luhman. StrLes astronomes avaient déjà trouvé quelques autres exemples d’étoiles rapides, remontant à des systèmes à étoiles multiples, et ont donc probablement été éjectées. Mais ces trois étoiles sont les exemples les plus récents de telles étoiles éjectées. Ils n'ont probablement que quelques centaines de milliers d'années. En fait, sur la base d’images infrarouges, les étoiles sont encore assez jeunes pour avoir des disques de matériel restant de leur formation.

Les jeunes étoiles sont entourées d’un disque de gaz et de poussière appelé disque protoplanétaire. Crédit: NASA / JPL-Caltech

"La Nébuleuse Orion pourrait être entourée par de nouvelles étoiles émergentes qui en ont été éjectées dans le passé et qui s'enfuient maintenant dans l'espace", a déclaré le chercheur principal Kevin Luhman, de la Penn State University.

Les trois étoiles voyagent environ 30 fois plus vite que la plupart des autres habitants stellaires de Nebula. La théorie a prédit le phénomène de ces ruptures dans des régions où les étoiles naissantes sont entassées. Ces va-et-vient gravitationnels sont inévitables. "Mais nous n'avons pas observé beaucoup d'exemples, en particulier dans les très jeunes grappes", a déclaré Luhman. «La Nébuleuse Orion pourrait être entourée d'étoiles naissantes supplémentaires qui en avaient été éjectées dans le passé et qui se propagent maintenant dans l'espace."

La clé de ce mystère est la troisième étoile récemment découverte. Mais cette étoile, la soi-disant source x, a été découverte par accident. Luhman fait partie d'une équipe utilisant le Hubble pour rechercher des planètes flottantes dans la nébuleuse d'Orion. Une comparaison entre les images infrarouges de Hubble de 2015 et celles de 1998 a montré que la source x avait changé de position. Cela indiquait que l'étoile se déplaçait à une vitesse d'environ 130 000 km / h.

L'image du télescope spatial Hubble de la NASA montre un regroupement de jeunes étoiles, appelé le cluster Trapezium (au centre). La zone située juste au-dessus du cluster Trapezium indique l'emplacement des trois étoiles. Un gros plan des étoiles est en haut à droite. Le lieu de naissance du système multi-étoiles est marqué «position initiale». Deux des étoiles - nommées BN et «I» pour la source I - ont été découvertes il y a plusieurs décennies. La source I est noyée dans une poussière épaisse et ne peut être vue. On a récemment découvert que la troisième étoile, «x» pour la source x, avait sensiblement bougé entre 1998 et 2015, comme le montre l’image encadrée en bas à droite.
Crédits: NASA, ESA, K. Luhman (Université de Penn State) et M. Robberto (STScI)

Luhmann a ensuite retracé le chemin de la source x et a retrouvé la même position que les 3 autres stars en fuite il y a 540 ans: la nébuleuse de Kleinmann-Low.

Selon Luhmann, les trois étoiles ont très probablement été éjectées de leur système en raison de fluctuations gravitationnelles qui devraient être courantes dans une zone à forte population d'étoiles naissantes. Deux des étoiles peuvent être très proches l'une de l'autre, formant un système binaire étroit ou même se confondant. Cela désorganise les paramètres de gravitation du système et permet d’éjecter d’autres étoiles. L’éjection de ces étoiles peut également faire sortir les doigts de la matière du système.

Avec des télescopes plus puissants fonctionnant dans l'infrarouge, nous devrions être en mesure de clarifier exactement ce qui se passe dans les zones de formation d'étoiles intenses, telles que la nébuleuse d'Orion et sa nébuleuse de Kleinmann-Low intégrée. Le télescope spatial James Webb devrait grandement améliorer notre compréhension. Si tel est le cas, non seulement les détails de la naissance et de la formation des étoiles deviendront beaucoup plus clairs, mais il en ira de même de l'éclatement des jeunes familles d'étoiles.

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