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Posté par Adrien le Jeudi 09/02/2017 à 00:00
L'intrigante géométrie d'une proto-étoile révélée par ALMA
Un des grands mystères de l'astrophysique réside dans la compréhension des différentes étapes de formation d'une étoile telle que la nôtre. Comment une étoile comme le Soleil a pu émerger de l'effondrement gravitationnel d'un nuage moléculaire reste encore un mystère par bien des aspects. Le gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la...) du le nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage...) parental est en rotation et possède un moment angulaire (En physique, le moment angulaire ou moment cinétique est la grandeur physique qui joue un rôle analogue à la quantité de mouvement dans le cas des rotations....). Au fur (Fur est une petite île danoise dans le Limfjord. Fur compte environ 900 hab. . L'île couvre une superficie de 22 km². Elle est située dans la Municipalité de Skive.) et à mesure qu'il s'effondre, la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou...) gravitationnelle devient dominante par rapport à la force centrifuge due à la rotation. C'est le moment angulaire qui, en-deçà d'un certain rayon appelé barrière centrifuge empêche cet effondrement.

L'interférométrie est le seul moyen d'atteindre une résolution spatiale suffisante pour découvrir ce qu'il se passe à petite échelle. Une équipe regroupant des chercheurs japonais (menée par Nami Sakai) et francais de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est...) de Planétologie et d'Astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des propriétés des...) de Grenoble et de l'Institut de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances...) en astrophysique et planétologie de Toulouse apporte de nouvelles briques à cette compréhension du processus de formation stellaire (Stellaria est un genre de plantes herbacées annuelles ou vivaces, les stellaires, de la famille des Caryophyllaceae. Il comprend près de 90 espèces réparties à travers le monde.) grâce aux observations radio effectuées avec ALMA (Atacama Large Array Millimeter), interféromètre à 66 antennes situé dans le désert d'Atacama au Chili.


Figure 1: Carte d'émission de la molécule CCH (couleur) superposée à la carte du continuum de poussière à 0.8 mm. L'enveloppe en effondrement et en rotation tracée par CCH apparaît élargie à un rayon d'environ 150 unités astronomiques. Crédits: Sakai, Nami et al.

Cette équipe étudie une proto-étoile, appelée L1527, située dans le nuage moléculaire du Taureau (Le taureau est un mammifère domestique ruminant, généralement porteur de cornes sur le front, appartenant à l'espèce Bos taurus de...), une région de formation d'étoiles située à environ 450 années lumière de notre Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification...), qui possède un disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet — discus en latin.) interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une durée variable selon le...) en rotation (vu par la tranche) enfoui à l'intérieur de son nuage parental constitué de gaz et de poussières. Les observations ALMA ont permis de l'observer avec une précision, jusqu'ici inégalée, de plusieurs dizaine d'unités astronomiques (1 UA = distance Soleil-Terre). Cette même équipe avait précédemment mis en évidence la présence d'une zone de transition entre l'enveloppe externe et le disque protoplanétaire interne (qui plus tard formera des planètes).

Cette zone avait pu être caractérisée grâce à l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés....) ALMA de l'émission de certaines espèces moléculaires comme SO et c-C3H2. Les nouvelles données portent sur l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête...) de CCH et SO ; elles permettent de mieux comprendre l'effondrement de l'enveloppe d'une proto-étoile. La barrière centrifuge correspond à une zone où les particules arrêtent leur course (Course : Ce mot a plusieurs sens, ayant tous un rapport avec le mouvement.) vers le centre de la proto-étoile. Les observations montrent une accumulation de matière juste à l'extérieur de cette barrière (Figure 1). Une part significative du moment angulaire est ainsi perdue par cet « embouteillage » et l'onde de choc (Une onde de choc est un type d'onde, mécanique ou d'une autre nature, associé à l'idée d'une transition brutale. Elle peut prendre la forme d'une vague de haute pression, et elle est alors souvent...) qu'il provoque conduit à un échauffement du gaz.

Le comportement observé est en accord avec un modèle balistique (La balistique est la science qui a pour objet l'étude du mouvement des projectiles.), ne nécessitant pas de forces magnétiques ou autres, dans lequel les particules de gaz se comportent comme de simples projectiles. D'autres observations à grande résolution spatiale sont en projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...) pour affiner la compréhension de cette dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :). C'est un pas supplémentaire vers la connaissance de l'évolution de notre propre système solaire.

Ces résultats ont été publiés dans le journal MNRAS (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) édité par Oxford University Press.

Les auteurs de cette étude sont Nami Sakai,Yoko Oya, Aya E. Higuchi,Yuri Aikawa, Tomoyuki Hanawa, Cecilia Ceccarelli, Bertrand Lefloch, Ana López-Sepulcre, Yoshimasa Watanabe, Takeshi Sakai, Tomoya Hirota, Emmanuel Caux, Charlotte Vastel, Claudine Kahane.

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Source: CNRS-INSU
 
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