L'étoile familière au centre de notre système solaire a eu des milliards d'années pour mûrir et finalement nous fournir de l'énergie vitale ici sur Terre. Mais il y a très longtemps, notre soleil n'était qu'un bébé étoile en pleine croissance. A quoi ressemblait le soleil quand il était si jeune ? Cela a longtemps été un mystère qui, si résolu, pourrait nous renseigner sur la formation de notre système solaire - ainsi nommé parce que sol est le mot latin pour soleil - et d'autres systèmes stellaires composés de planètes et d'objets cosmiques en orbite autour d'étoiles.

"Nous avons détecté des milliers de planètes dans d'autres systèmes stellaires de notre galaxie, mais d'où viennent toutes ces planètes ? D'où vient la Terre ? C'est ce qui me motive vraiment, " dit Catherine Espaillat, auteur principal de l'article et professeur agrégé d'astronomie au Boston University College of Arts &Sciences.

Un nouveau document de recherche publié dans La nature par Espaillat et ses collaborateurs fournit enfin de nouveaux indices sur les forces en jeu lorsque notre soleil en était à ses balbutiements, détection, pour la première fois, une tache de forme unique sur une petite étoile qui révèle de nouvelles informations sur la croissance des jeunes étoiles.

Quand une petite étoile se forme, Espaillat explique, il mange de la poussière et des particules de gaz qui tourbillonnent autour de lui dans ce qu'on appelle un disque protoplanétaire. Les particules heurtent la surface de l'étoile dans un processus appelé accrétion.

"C'est le même processus que le soleil a traversé, " dit Espaillat.

Les disques protoplanétaires se trouvent dans des nuages ​​moléculaires magnétisés, qui dans tout l'univers sont connus par les astronomes pour être des terrains fertiles pour la formation de nouvelles étoiles. Il a été théorisé que les disques protoplanétaires et les étoiles sont connectés par un champ magnétique, et les particules suivent le champ jusqu'à l'étoile. Alors que les particules entrent en collision avec la surface de l'étoile en croissance, des points chauds - qui sont extrêmement chauds et denses - se forment aux points focaux du processus d'accrétion.

En regardant une jeune étoile à environ 450 millions d'années-lumière de la Terre, Espaillat et les observations de son équipe le confirment, pour la première fois, la précision des modèles d'accrétion des astronomes développés pour prédire la formation de points chauds. Ces modèles informatiques s'appuyaient jusqu'à présent sur des algorithmes qui calculent comment la structure des champs magnétiques dirige les particules des disques protoplanétaires vers des points spécifiques à la surface des étoiles en croissance. Maintenant, des données observables étayent ces calculs.

L'équipe BU, dont l'étudiant diplômé John Wendeborn, et chercheur postdoctoral Thanawuth Thanatibodee, étudié de près une jeune étoile appelée GM Aur, situé dans le nuage moléculaire Taurus-Auriga de la Voie lactée. Il est actuellement impossible de photographier la surface d'une étoile aussi lointaine, Espaillat dit, mais d'autres types d'images sont possibles étant donné que différentes parties de la surface d'une étoile émettent de la lumière dans différentes longueurs d'onde. L'équipe a passé un mois à prendre des instantanés quotidiens des longueurs d'onde lumineuses émises par la surface de GM Aur, compiler des jeux de données de rayons X, ultraviolet (UV), infrarouge, et la lumière visuelle. Pour jeter un œil à GM Aur, ils se sont appuyés sur les "yeux" du télescope spatial Hubble de la NASA, Satellite d'étude des exoplanètes en transit (TESS), Observatoire Swift, et le réseau mondial de télescopes de l'Observatoire de Las Cumbres.

Cette étoile particulière, GM Aur, effectue une rotation complète en une semaine environ, et pendant ce temps, les niveaux de luminosité devraient culminer et diminuer à mesure que le point chaud le plus lumineux s'éloigne de la Terre, puis se retourne pour faire à nouveau face à notre planète. Mais lorsque l'équipe a aligné pour la première fois ses données côte à côte, ils ont été déconcertés par ce qu'ils ont vu.

"Nous avons vu qu'il y avait un décalage [dans les données] d'un jour, " dit Espaillat. Au lieu que toutes les longueurs d'onde lumineuses culminent en même temps, La lumière UV était à son maximum environ un jour avant que toutes les autres longueurs d'onde n'atteignent leur maximum. En premier, ils pensaient avoir recueilli des données inexactes.

"Nous avons parcouru les données tellement de fois, revérifié le timing, et j'ai réalisé que ce n'était pas une erreur, " dit-elle. Ils ont découvert que le point chaud lui-même n'est pas totalement uniforme, et il a une zone à l'intérieur qui est encore plus chaude que le reste.

"Le point chaud n'est pas un cercle parfait… c'est plutôt un arc avec une partie de l'arc qui est plus chaude et plus dense que le reste, " dit Espaillat. La forme unique explique le désalignement des données de longueur d'onde lumineuse. Il s'agit d'un phénomène dans un point chaud jamais détecté auparavant.

"Cette [étude] nous apprend que les points chauds sont des empreintes de pas sur la surface stellaire créées par le champ magnétique, " dit Espaillat. A un moment, le soleil avait aussi des points chauds—différents des taches solaires, qui sont des zones de notre soleil qui sont plus froides que le reste de sa surface - concentrées dans les zones où il mangeait des particules d'un disque protoplanétaire environnant de gaz et de poussière.

Finalement, les disques protoplanétaires disparaissent, laissant derrière les étoiles, planètes, et d'autres objets cosmiques qui composent un système stellaire, dit Espaillat. Il existe encore des preuves du disque protoplanétaire qui a alimenté notre système solaire, elle dit, trouvé dans l'existence de notre ceinture d'astéroïdes et de toutes les planètes. Espaillat dit que l'étude des jeunes étoiles qui partagent des propriétés similaires avec notre soleil est la clé pour comprendre la naissance de notre propre planète.