Une protoétoile massive, profondément niché dans sa pépinière stellaire remplie de poussière, récemment rugi à la vie, brille près de 100 fois plus qu'avant. Cette explosion, apparemment déclenchée par une avalanche de gaz stellaire s'écrasant sur la surface de l'étoile, soutient la théorie selon laquelle les jeunes étoiles peuvent subir des poussées de croissance intenses qui remodèlent leur environnement.

Les astronomes ont fait cette découverte en comparant de nouvelles observations du Grand réseau millimétrique/submillimétrique d'Atacama (ALMA) au Chili avec des observations antérieures du réseau submillimétrique (SMA) à Hawaï.

"Nous avons eu la chance incroyable de détecter cette transformation spectaculaire d'un jeune, étoile massive, " a déclaré Todd Hunter, astronome à l'Observatoire national de radioastronomie (NRAO) à Charlottesville, Virginie., et auteur principal d'un article publié dans le Lettres de revues astrophysiques . "En étudiant un nuage stellaire dense avec ALMA et le SMA, nous pouvions voir qu'il s'était passé quelque chose de dramatique, changer complètement une pépinière stellaire sur une période de temps étonnamment courte."

En 2008, avant l'ère d'ALMA, Hunter et ses collègues ont utilisé le SMA pour observer une partie petite mais active de la nébuleuse de la patte de chat (également connue sous le nom de NGC 6334), un complexe stellaire situé à environ 5, 500 années-lumière de la Terre en direction de la constellation australe du Scorpion. Cette nébuleuse est similaire à bien des égards à sa cousine plus septentrionale, la nébuleuse d'Orion, qui regorge aussi de jeunes stars, amas d'étoiles, et des noyaux de gaz denses qui sont sur le point de devenir des étoiles. La nébuleuse de la patte de chat, cependant, forme des étoiles à un rythme plus rapide.

Les premières observations SMA de cette partie de la nébuleuse, surnommé NGC 6334I, a révélé ce qui semblait être un protoamas typique :un nuage dense de poussière et de gaz abritant plusieurs étoiles encore en croissance.

De jeunes étoiles se forment dans ces régions très serrées lorsque les poches de gaz deviennent si denses qu'elles commencent à s'effondrer sous leur propre gravité. Heures supplémentaires, des disques de poussière et de gaz se forment autour de ces étoiles naissantes et acheminent de la matière sur leur surface pour les aider à grandir.

Ce processus, cependant, peut ne pas être entièrement lent et régulier. Les astronomes pensent désormais que les jeunes étoiles peuvent également connaître des poussées de croissance spectaculaires, périodes où ils acquièrent rapidement de la masse en se gorgeant de gaz stellaire.

Les nouvelles observations ALMA de cette région, prises en 2015 et 2016, révèlent que des changements spectaculaires se sont produits vers une partie du protocluster appelée NGC 6334I-MM1 après les observations SMA originales. Cette région est maintenant environ quatre fois plus lumineuse aux longueurs d'onde millimétriques, ce qui signifie que la protoétoile centrale est près de 100 fois plus lumineuse qu'auparavant.

Les astronomes pensent qu'avant cette explosion, un bloc de matière inhabituellement grand a été attiré dans le disque d'accrétion de l'étoile, créant un embouteillage de poussière et de gaz. Une fois assez de matière accumulée, l'embouteillage a éclaté, libérant une avalanche de gaz sur l'étoile en croissance.

Cet événement d'accrétion extrême a considérablement augmenté la luminosité de l'étoile, chauffer sa poussière environnante. Il fait chaud, poussière incandescente que les astronomes ont observée avec ALMA. Bien que des événements similaires aient été observés dans la lumière infrarouge, c'est la première fois qu'un tel événement est identifié à des longueurs d'onde millimétriques.

Pour s'assurer que les changements observés ne sont pas le résultat de différences dans les télescopes ou simplement d'une erreur de traitement des données, Hunter et ses collègues ont utilisé les données ALMA comme modèle pour simuler avec précision ce que le SMA - avec ses capacités plus modestes - aurait vu s'il avait effectué des observations similaires en 2015 et 2016. En soustrayant numériquement les images SMA 2008 réelles des images simulées, les astronomes ont confirmé qu'il y avait en effet un changement significatif et cohérent d'un membre du protoamas.

« Une fois que nous nous sommes assurés de comparer les deux séries d'observations sur un pied d'égalité, nous savions que nous assistions à un moment très spécial dans la croissance d'une étoile, " dit Crystal Brogan, également avec le NRAO et co-auteur de l'article.

Une autre confirmation de cet événement est venue de données complémentaires prises par l'Observatoire de radioastronomie de Hartebeesthoek en Afrique du Sud. Cet observatoire mono-antenne surveillait les signaux radio des masers dans la même région. Les masers sont l'équivalent radio cosmique naturel des lasers. Ils sont alimentés par une variété de processus énergétiques, y compris les explosions d'étoiles à croissance rapide.

Les données de l'observatoire de Hartebeesthoek révèlent un pic brutal et dramatique des émissions de maser de cette région au début de 2015, quelques mois seulement avant la première observation ALMA. Un tel pic est précisément ce que les astronomes s'attendraient à voir s'il y avait une protoétoile subissant une poussée de croissance majeure.

"Ces observations ajoutent des preuves à la théorie selon laquelle la formation des étoiles est ponctuée par une séquence d'événements dynamiques qui forment une étoile, plutôt qu'une croissance continue et régulière, " a conclu Hunter. " Cela nous dit aussi qu'il est important de surveiller les jeunes étoiles aux longueurs d'onde radio et millimétriques, car ces longueurs d'onde nous permettent de scruter les plus jeunes, régions de formation d'étoiles les plus profondément enfouies. La capture de tels événements au stade le plus précoce peut révéler de nouveaux phénomènes du processus de formation d'étoiles."