Zoomez sur le nuage moléculaire d'Ophiuchus, mettant en évidence le système de formation d'étoiles IRAS 16293-2422 avec la proto-étoile B dans le coin supérieur droit et les proto-étoiles binaires désormais clairement identifiées A1 et A2 en bas à gauche. Le système binaire est également affiché dans un autre panneau de zoom avant. Crédit :MPE ; contexte :ESO/Digitized Sky Survey 2; Davide De Martin
Les observations à haute résolution d'un jeune système de formation d'étoiles dévoilent clairement une paire de proto-étoiles à leurs premiers stades d'évolution profondément ancrées dans la source IRAS 16293-2422 dans le nuage moléculaire d'Ophiuchus. L'équipe dirigée par l'Institut Max Planck de physique extraterrestre a utilisé l'interféromètre ALMA non seulement pour déterminer la configuration de la source, mais aussi de mesurer la cinématique gazeuse et stellaire, déterminer la masse du jeune binaire. Les deux proto-étoiles proches sont un peu plus lourdes qu'on ne le pensait auparavant et elles tournent l'une autour de l'autre une fois tous les 400 ans environ.
Le système appelé IRAS 16293-2422 est l'une des régions de formation d'étoiles les plus brillantes de notre voisinage. Il est situé dans le nuage moléculaire d'Ophiuchus à une distance d'environ 460 années-lumière et a été largement étudié, aussi parce qu'il montre une forte émission de nombreuses molécules organiques complexes, éléments constitutifs des espèces prébiotiques. Cependant, jusqu'à présent la configuration détaillée de la région n'était pas claire, avec des observations à différentes longueurs d'onde montrant plusieurs sources compactes à des emplacements légèrement différents. Cette confusion était due à la grande quantité de matériel devant les proto-étoiles naissantes, attendus à ces premiers stades de la formation.
Une équipe internationale d'astronomes dirigée par l'Institut Max Planck de physique extraterrestre (MPE) a maintenant obtenu des observations radio à haute résolution avec l'interféromètre ALMA, ce qui révèle clairement deux sources compactes A1 et A2 en plus de la proto-étoile bien connue B (voir Fig. 1). "Nos observations confirment l'emplacement des deux proto-étoiles proches et révèlent que chacune est entourée d'un très petit disque de poussière. Les deux, à son tour, sont à leur tour noyés dans une grande quantité de matière présentant des motifs complexes" remarque María José Maureira de MPE, l'auteur principal de l'étude.
Vue détaillée du système binaire proto-étoile avec une comparaison de taille avec notre système solaire. La séparation entre les sources A1 et A2 correspond à peu près au diamètre de l'orbite de Pluton. La taille du disque autour de A1 (non résolu) correspond à peu près au diamètre de la ceinture d'astéroïdes. La taille du disque autour de A2 est d'environ le diamètre de l'orbite de Saturne. Crédit :MPE
La source A1 a une masse un peu inférieure à 1 masse solaire et est encastrée dans un petit disque de poussière de la taille de la ceinture d'astéroïdes; la source A2 a une masse d'environ 1,4 masse solaire et est encastrée dans un disque un peu plus grand (voir Fig. 2). De façon intéressante, ce disque autour de A2 apparaît également sous un angle par rapport à l'orientation globale de la plus grande structure nuageuse, tandis que le disque autour de la source B - à une distance beaucoup plus grande - est vu de face, indiquant une histoire de formation plutôt chaotique.
En plus de l'imagerie directe de l'émission de poussière, l'équipe a également obtenu des informations sur le mouvement du gaz autour des étoiles grâce à des observations de raies spectrales de molécules organiques, qui tracent bien la région à haute densité entourant le système binaire découvert. Cela leur a permis d'obtenir une mesure de masse indépendante et de confirmer que A1 et A2 forment une paire liée.
Mouvement relatif de A1 (bleu) par rapport à A2 (rouge) superposé à l'observation du continuum ALMA. L'impression visuelle que A1 orbite autour de A2 est confirmée par une analyse détaillée du mouvement des proto-étoiles sur une période de 30 ans. Crédit :MPE
En combinant leurs dernières observations avec les données collectées au cours des 30 dernières années, l'équipe a découvert que les deux étoiles orbitent l'une autour de l'autre une fois tous les 360 ans à une distance similaire à l'étendue de l'orbite de Pluton, où l'orbite est inclinée d'environ 60° (voir Fig. 3). "C'est la première fois que nous avons pu dériver les paramètres orbitaux complets d'un système binaire à ce stade précoce de la formation d'étoiles, " précise Jaime Pineda de MPE, qui a contribué à la modélisation.
"Avec ces résultats, nous sommes enfin en mesure de plonger dans l'un des systèmes proto-stellaires les plus embarqués et les plus jeunes, dévoilant sa structure dynamique et sa morphologie complexe, où l'on voit clairement un matériau filamenteux reliant les disques circumstellaires à la région environnante et probablement au disque cirbumbinary. Les petits disques sont probablement encore nourris et en croissance !" souligne Paola Caselli, directeur au MPE et chef du Centre d'études astrochimiques. "Cela n'a été possible que grâce à la grande sensibilité d'ALMA et aux observations de molécules qui tracent de manière unique ces régions denses. Les molécules nous envoient des signaux à des fréquences bien précises, et, suite à des changements de ces fréquences à travers la région (en raison de mouvements internes), on peut reconstruire la cinématique complexe du système. C'est le pouvoir de l'astrochimie."
