Deux jeunes étoiles massives pourraient être devenues un couple après une rencontre rapprochée, plutôt que d’être nées ensemble.
Le système étudié, nommé IRAS 07299−1651, contient deux étoiles encore en formation. Elles sont séparées actuellement d’environ 200 unités astronomiques, soit 200 fois la distance moyenne entre la Terre et le Soleil. Les étoiles massives vivent très souvent en couple, mais leur naissance reste difficile à observer car elle se déroule au cœur de nuages denses de gaz et de poussière.
La région de formation stellaire IRAS 07299−1651 observée par ALMA. L'encadré montre les deux jeunes étoiles massives au centre du système et leur mouvement relatif.
Crédit : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) ; RIKEN, Zhang et al. — CC BY 3.0
Pour comprendre leur histoire, les chercheurs ont suivi le système à plusieurs reprises avec les réseaux de radiotélescopes ALMA et JVLA. Ils ont complété ces données avec des images infrarouges du télescope spatial James-Webb et du Very Large Telescope. Cet ensemble d’observations couvre près de huit ans et permet de suivre le déplacement des deux objets.
Les astronomes ont ainsi reconstruit leur mouvement dans les trois dimensions de l’espace. C’est cette trajectoire qui réserve la surprise. Au lieu de suivre une orbite presque circulaire, les deux jeunes étoiles empruntent une trajectoire très allongée, proche de celle produite lors d’une rencontre initialement presque libre entre deux objets.
Un autre indice vient des disques de matière qui entourent chaque étoile. Ces disques nourrissent encore les jeunes astres en gaz. Or leur orientation diffère fortement de celle du mouvement orbital du couple. Une naissance commune dans un même disque aurait plus naturellement produit des orientations alignées.
Les chercheurs proposent donc un autre scénario. Les deux étoiles auraient commencé à se former séparément, dans deux concentrations de gaz distinctes. Celles-ci se seraient ensuite rapprochées sous l’effet de la gravité. Une rencontre suffisamment proche aurait dissipé de l’énergie et laissé les deux jeunes étoiles liées l’une à l’autre.
Ce mécanisme est appelé fusion de cœurs, le mot « cœur » désignant ici une région dense d’un nuage où une étoile se forme. Les deux étoiles restent bien distinctes, mais leurs zones de formation initialement séparées se sont rencontrées.
Reste à déterminer si IRAS 07299−1651 représente un cas rare ou une voie de formation fréquente. Les auteurs indiquent que ce type de rencontre pourrait jouer un rôle important dans la naissance des couples massifs très allongés. Des observations comparables d’autres jeunes systèmes permettront de mesurer la fréquence réelle de ce mécanisme.
Beaucoup d'étoiles massives finissent leur vie en supernova et donnent ensuite naissance à des objets compacts, comme des étoiles à neutrons ou des trous noirs.