Cette illustration à trois cadres montre comment un groupe d'étoiles peut se séparer, jetant les membres dans l'espace. Panel 1 :membres d'un système d'étoiles multiples en orbite l'un autour de l'autre. Panneau 2 :deux des étoiles se rapprochent dans leurs orbites. Panel 3 :les étoiles en orbite étroite finissent par fusionner ou former un binaire serré. Cet événement libère suffisamment d'énergie gravitationnelle pour propulser toutes les étoiles du système vers l'extérieur, comme indiqué dans le troisième panneau. Crédit :NASA, ESA, et Z. Levy (STScI)
Alors que les familles royales britanniques ont combattu la guerre des roses dans les années 1400 pour le contrôle du trône d'Angleterre, un groupe d'étoiles menait sa propre escarmouche controversée – une guerre des étoiles au loin dans la nébuleuse d'Orion.
Les étoiles se battaient dans une lutte gravitationnelle, qui s'est terminée par la rupture du système et l'éjection d'au moins trois étoiles dans des directions différentes. Le rapide, les étoiles capricieuses sont passées inaperçues pendant des centaines d'années jusqu'à ce que, au cours des dernières décennies, deux d'entre eux ont été repérés lors d'observations infrarouges et radio, qui pourrait pénétrer l'épaisse poussière de la nébuleuse d'Orion.
Les observations ont montré que les deux étoiles voyageaient à grande vitesse dans des directions opposées l'une de l'autre. L'origine des étoiles, cependant, était un mystère. Les astronomes ont retracé les deux étoiles au même endroit il y a 540 ans et ont suggéré qu'elles faisaient partie d'un système à étoiles multiples aujourd'hui disparu. Mais l'énergie combinée du duo, qui les propulse vers l'extérieur, n'a pas compté. Les chercheurs ont estimé qu'il devait y avoir au moins un autre coupable qui a volé l'énergie du toss-up stellaire.
Maintenant, le télescope spatial Hubble de la NASA a aidé les astronomes à trouver la dernière pièce du puzzle en attrapant une troisième étoile en fuite. Les astronomes ont suivi le chemin de l'étoile nouvellement découverte jusqu'au même endroit où se trouvaient les deux étoiles précédemment connues il y a 540 ans. Le trio réside dans une petite région de jeunes étoiles appelée Kleinmann-Low Nebula, près du centre du vaste complexe de la nébuleuse d'Orion, situé 1, 300 années-lumière.
"Les nouvelles observations de Hubble fournissent des preuves très solides que les trois étoiles ont été éjectées d'un système à étoiles multiples, " a déclaré le chercheur principal Kevin Luhman de la Penn State University à University Park, Pennsylvanie. "Les astronomes avaient déjà trouvé quelques autres exemples d'étoiles en mouvement rapide qui remontent à des systèmes d'étoiles multiples, et ont donc probablement été éjectés. Mais ces trois étoiles sont les plus jeunes exemples de telles étoiles éjectées. Ils n'ont probablement que quelques centaines de milliers d'années. En réalité, basé sur des images infrarouges, les étoiles sont encore assez jeunes pour avoir des disques de matériel restant de leur formation."
Les trois étoiles se déplacent extrêmement rapidement en sortant de la nébuleuse Kleinmann-Low, jusqu'à près de 30 fois la vitesse de la plupart des habitants stellaires de la nébuleuse. Sur la base de simulations informatiques, les astronomes ont prédit que ces bras de fer gravitationnels devraient se produire dans de jeunes amas, où les étoiles nouveau-nées sont entassées. "Mais nous n'avons pas observé beaucoup d'exemples, surtout dans les très jeunes grappes, " a déclaré Luhman. " La nébuleuse d'Orion pourrait être entourée d'étoiles embryonnaires supplémentaires qui en ont été éjectées dans le passé et qui s'écoulent maintenant dans l'espace. "
L'image du télescope spatial Hubble de la NASA montre un groupe de jeunes étoiles, appelé l'Amas du Trapèze (au centre). La boîte juste au-dessus de l'amas du trapèze indique l'emplacement des trois étoiles. Un gros plan des étoiles est en haut à droite. Le lieu de naissance du système multi-étoiles est marqué "position initiale". Deux des étoiles -- étiquetées BN, et moi, " pour la source I -- ont été découverts il y a des décennies. La source I est incrustée dans une épaisse poussière et ne peut être vue. La troisième étoile, "X, " pour la source x, a récemment été découvert pour avoir sensiblement bougé entre 1998 et 2015, comme le montre l'image en médaillon en bas à droite. Crédit :NASA, ESA, K. Luhman (Penn State University), et M. Robberto (STScI)
Les résultats de l'équipe paraîtront le 20 mars Numéro 2017 du Lettres de revues astrophysiques .
Luhman est tombé sur la troisième étoile rapide, appelé "source x, " alors qu'il chassait des planètes flottantes dans la nébuleuse d'Orion en tant que membre d'une équipe internationale dirigée par Massimo Robberto du Space Telescope Science Institute à Baltimore, Maryland. L'équipe a utilisé la vision dans le proche infrarouge de la caméra à champ large 3 de Hubble pour mener l'enquête. Lors de l'analyse, Luhman comparait les nouvelles images infrarouges prises en 2015 avec les observations infrarouges prises en 1998 par la caméra infrarouge proche et le spectromètre multi-objets (NICMOS). Il a remarqué que la source x avait considérablement changé sa position, par rapport aux étoiles proches au cours des 17 années entre les images de Hubble, indiquant que l'étoile se déplaçait rapidement, environ 130, 000 milles à l'heure.
L'astronome a ensuite regardé les emplacements précédents de l'étoile, projetant son chemin dans le temps. Il s'est rendu compte que dans les années 1470, la source x était proche du même emplacement initial dans la nébuleuse Kleinmann-Low que deux autres étoiles en fuite, Becklin-Neugebauer (BN) et "source I".
BN a été découvert dans des images infrarouges en 1967, mais son mouvement rapide n'a été détecté qu'en 1995, lorsque les observations radio ont mesuré la vitesse de l'étoile à 60, 000 milles à l'heure. Source I voyage environ 22, 000 milles à l'heure. L'étoile n'avait été détectée que lors d'observations radio; parce qu'il est si lourdement enveloppé de poussière, sa lumière visible et infrarouge est en grande partie bloquée.
Les trois stars ont très probablement été expulsées de leur maison lorsqu'elles se sont livrées à une partie de billard gravitationnel, dit Luhman. Ce qui se passe souvent lorsqu'un système multiple se désagrège, c'est que deux des étoiles membres se rapprochent suffisamment l'une de l'autre pour fusionner ou former un binaire très serré. Dans tous les cas, l'événement libère suffisamment d'énergie gravitationnelle pour propulser toutes les étoiles du système vers l'extérieur. L'épisode énergétique produit également une sortie massive de matière, qui est vu dans les images NICMOS comme des doigts de matière s'éloignant de l'emplacement de l'étoile source intégrée I.
Futurs télescopes, comme le télescope spatial James Webb, pourront observer une large bande de la nébuleuse d'Orion. En comparant les images de la nébuleuse prises par le télescope Webb avec celles prises par Hubble des années plus tôt, les astronomes espèrent identifier plus d'étoiles en fuite parmi d'autres systèmes à étoiles multiples qui se sont séparés.
Le télescope spatial Hubble est un projet de coopération internationale entre la NASA et l'ESA (Agence spatiale européenne). Le Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland, gère le télescope. Le Space Telescope Science Institute (STScI) de Baltimore mène les opérations scientifiques de Hubble. STScI est exploité pour la NASA par l'Association des universités pour la recherche en astronomie, Inc., à Washington, D.C.
