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Posté par Adrien le Mercredi 02/05/2018 à 00:00
Les lois de la naissance des étoiles remises en question
Une équipe internationale menée par des chercheurs du CNRS, de l'Université Grenoble Alpes et du CEA vient bouleverser l'idée que l'on se faisait de la formation des étoiles. La précision des observations offertes par le Grand réseau d'antennes millimétrique/submillimétrique de l'Atacama (ALMA) a permis de mesurer la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de...) de coeurs massifs progéniteurs d'étoiles au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et en particulier celle...) d'une région lointaine très active de notre galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en son centre.), et ainsi de montrer que leur proportion y est plus élevée que celle attendue. Publiés dans Nature Astronomy, ces résultats pourraient remettre en cause l'idée largement partagée selon laquelle la distribution en masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la...) d'une population de coeurs progéniteurs d'étoiles serait identique à celle de sa descendance.


L'amas d'étoiles en formation W43-MM1, tel qu'observé avec le plus grand interféromètre millimétrique au monde, ALMA. Les très nombreux sites de formation d'étoiles, appelés coeurs et identifiés ici par des ellipses, témoignent de la forte activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) de formation d'étoiles de cette région.
© ESO/ALMA/F. Motte/T. Nony/F. Louvet/Nature Astronomy

Dans l'espace, derrière le voile des nébuleuses, des nuages de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à occuper...) s'agglomèrent et s'effondrent sur eux-mêmes pour former les structures mères des étoiles: les coeurs progéniteurs. Ils évoluent en groupes, accumulent de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide,...) et se fragmentent jusqu'à ce que naisse un amas de jeunes étoiles de masses diverses dont la distribution a été décrite par Edwin Salpeter sous la forme d'une loi astrophysique (L’astrophysique (du grec astro = astre et physiqui = physique) est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et...) en 1955.

Les astronomes avaient observé que la proportion entre les objets massifs et non massifs était la même dans les groupes de coeurs progéniteurs et ceux d'étoiles nouvellement formées. Cela laissait donc penser que la distribution en masse des étoiles à leur naissance, appelée IMF (1), découlait simplement de la distribution en masse des coeurs qui leur donnent naissance, dite CMF (En informatique, CMF signifie plateforme de gestionnaire de contenu (en anglais, Content Management Framework).) (2). Mais cette conclusion est le fruit (En botanique, le fruit est l'organe végétal protégeant la graine. Caractéristique des Angiospermes, il succède à la fleur par...) de l'étude des nuages moléculaires les plus proches de notre système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de lui...), peu denses donc peu représentatifs de la diversité des nuages de notre galaxie. La relation entre CMF et IMF est-elle universelle ? Qu'observe-t-on en s'intéressant à des nuages plus denses, plus lointains ?

Ce sont les questions que se sont posées les chercheurs 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 un tel institut.) de planétologie (La planétologie est la science de l'étude des planètes. La discipline recouvre de nombreuses branches de la science ; son domaine d'étude s'étend des grains microscopiques jusqu'aux planètes géantes...) et d'astrophysique de Grenoble (CNRS/Université Grenoble Alpes) et du laboratoire Astrophysique, instrumentation (Le mot instrumentation est employé dans plusieurs domaines :), modélisation (CNRS/CEA/Université Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les...) Diderot) (3) lorsqu'ils se sont penchés sur l'amas de coeurs progéniteurs W43-MM1 dont la structure est beaucoup plus typique des nuages moléculaires de notre galaxie que ceux observés auparavant. Grâce à la sensibilité et à la résolution spatiale uniques du réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle nœud (node)...) d'antennes ALMA installé au Chili, les chercheurs ont établi une distribution des coeurs statistiquement robuste sur une gamme de masse inégalée, allant des étoiles de type solaire aux étoiles 100 fois plus massives. Surprise: cette distribution ne suit pas la loi de 1955 !

En effet, dans 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 dépend de...) W43-MM1 les coeurs massifs se sont révélés surabondants et les coeurs peu massifs sous-représentés. Ces résultats remettent en question la relation entre CMF et IMF, voire même l'universalité supposée de l'IMF. Il est possible que la répartition en masse des jeunes étoiles ne soit pas la même en tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) point (Graphie) de notre galaxie, contrairement à ce que l'on admet encore. Si tel est le cas, la communauté scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les...) devra revoir ses calculs portant sur la formation des étoiles et à terme toutes les estimations dépendant du nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'étoiles massives: enrichissement chimique du milieu interstellaire (En astronomie, le milieu interstellaire est le gaz raréfié qui, dans une galaxie, existe entre les étoiles et leur environnement proche. Ce gaz est habituellement extrêmement ténu, avec des densités...), nombre de trous noirs et de supernovæ ?

Les équipes vont poursuivre ces travaux avec ALMA au sein d'un consortium regroupant une quarantaine (La quarantaine (venant de l'italien : quaranta giorni, qui signifie 40 jours, ou bien du français : quarantaine de jours) est le fait de...) de chercheurs. Leur objectif: étudier 15 régions similaires à W43-MM1 pour comparer leur CMF et évaluer si les caractéristiques de ce nuage sont généralisables.

Notes:
(1) Pour "Initial Mass Function"
(2) Pour "Core Mass Function"
(3) Ont également collaboré des chercheurs de l'Observatoire aquitain des sciences de l'univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) (CNRS/Université Bordeaux), du Laboratoire d'études du rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) et de la matière en astrophysique et atmosphères (CNRS/Observatoire de Paris/Sorbonne Université) et de l'Institut de radioastronomie millimétrique (L'Institut de radioastronomie millimétrique ou Iram a été fondé en 1979. Il est le résultat d'une collaboration entre la France, l'Allemagne et l'Espagne. Ainsi, il dispose d'un partenaire...)


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Source: CNRS
 
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