Distribution d'intensité intégrée de CCH, superposée à la carte du continuum de poussière de 0,8 mm. L'enveloppe tournante descendante tracée par CCH est élargie vers l'intérieur du rayon d'environ 150 ua. Crédit :Sakai et al. (RIKEN)
À l'aide d'observations de molécules dans la protoétoile L1527 prises par l'observatoire ALMA au nord du Chili, un groupe de chercheurs a découvert de nouveaux indices pour comprendre comment la poussière dans un nuage moléculaire qui s'effondre peut perdre un moment angulaire et pénétrer au-delà d'une zone connue sous le nom de «barrière centrifuge» pour se frayer un chemin jusqu'à la surface de l'étoile en formation.
L'une des grandes énigmes de l'astrophysique est de savoir comment des étoiles comme le soleil parviennent à se former à partir de nuages moléculaires qui s'effondrent dans les régions de formation d'étoiles de l'univers. Le puzzle est connu techniquement sous le nom de problème de moment angulaire dans la formation stellaire. Le problème est essentiellement que le gaz dans le nuage de formation d'étoiles a une certaine rotation, ce qui donne à chaque élément du gaz une quantité de moment cinétique. Comme il s'effondre vers l'intérieur, finalement il atteint un état où l'attraction gravitationnelle de l'étoile naissante est équilibrée par la force centrifuge, de sorte qu'il ne s'effondrera plus vers l'intérieur d'un certain rayon à moins qu'il ne puisse perdre une partie du moment angulaire. Ce point est connu sous le nom de barrière centrifuge.
Maintenant, à l'aide de mesures prises par des antennes radio, un groupe dirigé par Nami Sakai du RIKEN Star and Planet Formation Laboratory a trouvé des indices sur la façon dont le gaz dans le nuage peut se frayer un chemin jusqu'à la surface de l'étoile en formation. Pour mieux comprendre le processus, Sakai et son groupe se sont tournés vers l'observatoire ALMA, un réseau de 66 antennes paraboliques situées en hauteur dans le désert d'Atacama au nord du Chili. Les paraboles sont reliées entre elles dans une configuration soigneusement chorégraphiée afin qu'elles puissent fournir des images sur les émissions radio des régions protostellaires autour du ciel.
Le groupe a choisi d'observer une protoétoile désignée comme L1527, situé dans une région voisine de formation d'étoiles connue sous le nom de nuage moléculaire Taurus. La protoétoile, situé à environ 450 années-lumière, a un disque protoplanétaire en rotation, presque à la limite de notre point de vue, noyé dans une grande enveloppe de molécules et de poussière.
Vue d'artiste de L1527 Crédit :RIKEN
Précédemment, Sakai avait découvert, à partir d'observations de molécules autour d'une même protoétoile, que contrairement à l'hypothèse communément admise, la transition de l'enveloppe au disque interne - qui se transforme plus tard en planètes - n'a pas été douce mais très complexe. « Lorsque nous avons examiné les données d'observation, " dit Sakai, « nous avons réalisé que la région près de la barrière centrifuge - où les particules ne peuvent plus entrer - est assez complexe, et nous nous sommes rendu compte que l'analyse des mouvements dans cette zone de transition pouvait être cruciale pour comprendre comment l'enveloppe s'effondre. Nos observations ont montré qu'il y a un élargissement de l'enveloppe à cet endroit, indiquant quelque chose comme un "embouteillage" dans la région juste à l'extérieur de la barrière centrifuge, où le gaz s'échauffe à la suite d'une onde de choc. Il est devenu clair d'après les observations qu'une partie importante du moment angulaire est perdue par le gaz projeté dans la direction verticale à partir du disque protoplanétaire aplati qui s'est formé autour de la protoétoile."
Ce comportement s'accordait bien avec les calculs que le groupe avait effectués à l'aide d'un modèle purement balistique, où les particules se comportent comme de simples projectiles qui n'ont pas besoin d'être influencés par des forces magnétiques ou autres.
Selon Sakai, "Nous prévoyons de continuer à utiliser les observations du puissant réseau ALMA pour affiner davantage notre compréhension de la dynamique de la formation stellaire et expliquer pleinement comment la matière s'effondre sur l'étoile en formation. Ce travail pourrait également nous aider à mieux comprendre l'évolution de notre propre énergie solaire. système."
Ces résultats d'observation ont été publiés dans Sakai et al. "Structure verticale de la zone de transition de l'enveloppe rotative entrante au disque dans le Protostar de classe 0, IRAS04368+2557" dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society en février 2017.
