Naissance des étoiles - Définition

Introduction

La naissance des étoiles ou formation stellaire, voire stellogénèse ou stellogonie, est un domaine de recherche en astrophysique qui consiste en l'étude des modes de formation des étoiles et des systèmes planétaires. Les étoiles en formation sont fréquemment appelées étoiles jeunes. En cosmologie, la formation des étoiles n’a lieu que durant la période de l’univers nommée « ère stellifère ».

Selon le scénario actuellement admis, confirmé par l'observation, les étoiles se forment en groupe à partir de la contraction gravitationnelle d'une nébuleuse, un nuage de gaz et de poussière, qui se fragmente en plusieurs cœurs protostellaires. Ceux-ci se contractent en leur centre en formant une étoile, tandis que la matière en périphérie se retrouve sous forme d'une enveloppe et d'un disque d'accrétion. Ce dernier disparaît généralement avec le temps mais peuvent s'y former entre-temps des planètes.

Problématique

La formation stellaire est un domaine qui suscite l'intérêt, non seulement en raison des phénomènes complexes et mystérieux qui s'y déroulent comme l'accrétion et l'éjection de matière ou l'émission de rayons X, mais aussi parce qu'elle est liée à la « question des origines » : la compréhension de la genèse des étoiles et de leurs systèmes planétaires nous renseignent sur l'histoire du système solaire, et sur la chimie primitive qui eut lieu lors de la formation de la Terre et de l'apparition de la vie.

Deux méthodes d'étude sont utilisées pour comprendre la formation du système solaire :

• La première consiste à « remonter le temps » en utilisant des modèles d'évolution physico-chimique pour en déduire, à partir de ce que nous observons aujourd'hui dans le système solaire, les conditions de sa formation. Ce fut longtemps la seule disponible avant que les régions de formation stellaire ne fussent identifiées après la Seconde Guerre mondiale ;
• La seconde consiste à observer des systèmes stellaires et planétaires à différents stades de leur évolution afin de déduire quels types de systèmes en formation aboutissent à des systèmes planétaires comparables au nôtre.

Malgré le nombre important d'étoiles jeunes observables aujourd'hui et les progrès en simulation numérique, les étoiles jeunes recèlent encore de nombreux secrets :

• la formation de planètes est-elle systématique, fréquente ou accidentelle ?
• quelle quantité de matière était présente dans le disque d'accrétion au moment de leur formation ?

Les processus en jeu sont nombreux et complexes, et certains phénomènes clefs ne sont pas encore maîtrisés par les physiciens :

• la viscosité turbulente ;
• la magnétohydrodynamique.

D'autres processus, bien que mieux compris, ne sont pas encore accessibles dans toute leur complexité aux ordinateurs actuels comme le transfert de rayonnement, qui est nécessaire pour déduire la structure des astres étudiés à partir des propriétés de la lumière observée.

Enfin, les régions stellaires de formation les plus proches se situent à une distance typique de 100 parsecs (326 années-lumière) ce qui rend extrêmement difficile l'observation directe des étoiles jeunes et de leur environnement proche : à cette distance, la distance Terre-Soleil, l'unité astronomique, n'est pas résolue, même par les meilleurs télescopes actuels — elle représente une séparation angulaire de 10 millisecondes d'arc contre un pouvoir de résolution typique de 100 mas en visible et infrarouge proche.