Vue d'artiste du disque de poussière et de gaz entourant la protoétoile massive MM 1a, avec son compagnon MM 1b se formant dans les régions externes. Crédit :J. D. Ilee / Université de Leeds
Les astronomes ont capturé l'une des vues les plus détaillées d'une jeune étoile prise à ce jour, et a révélé un compagnon inattendu en orbite autour d'elle.
En observant la jeune étoile, les astronomes dirigés par le Dr John Ilee de l'Université de Leeds ont découvert qu'il ne s'agissait pas en fait d'une étoile, mais deux.
L'objet principal, dénommé MM 1a, est une jeune étoile massive entourée d'un disque rotatif de gaz et de poussière qui était au centre de l'enquête initiale des scientifiques.
Un objet faible, MM 1b, a été détecté juste au-delà du disque en orbite autour de MM 1a. L'équipe pense qu'il s'agit de l'un des premiers exemples de disque "fragmenté" détecté autour d'une jeune étoile massive.
"Les étoiles se forment dans de grands nuages de gaz et de poussière dans l'espace interstellaire, " a déclaré le Dr Ilee, de l'École de physique et d'astronomie de Leeds.
"Quand ces nuages s'effondrent sous l'effet de la gravité, ils commencent à tourner plus vite, formant un disque autour d'eux. Dans les étoiles de faible masse comme notre Soleil, c'est dans ces disques que les planètes peuvent se former."
"Dans ce cas, l'étoile et le disque que nous avons observés sont si massifs que, plutôt que d'assister à la formation d'une planète dans le disque, nous voyons naître une autre étoile."
En mesurant la quantité de rayonnement émis par la poussière, et des changements subtils dans la fréquence de la lumière émise par le gaz, les chercheurs ont pu calculer la masse de MM 1a et MM 1b.
Observation de l'émission de poussières (vert) et du gaz froid autour de MM1a (le rouge est le gaz en recul, le bleu s'approche du gaz), indiquant que la cavité de sortie tourne dans le même sens que le disque d'accrétion central. MM1b est vu en orbite en bas à gauche. Crédit :J. D. Ilee / Université de Leeds
Leur travail, publié aujourd'hui dans le Lettres de revues astrophysiques , trouvé MM 1a pèse 40 fois la masse de notre Soleil. La plus petite étoile en orbite MM 1b a été calculée pour peser moins de la moitié de la masse de notre Soleil.
"De nombreuses étoiles massives plus anciennes se trouvent avec des compagnons proches, " a ajouté le Dr Ilee. " Mais les étoiles binaires sont souvent très égales en masse, et si probablement formé ensemble en tant que frères et sœurs. Trouver un jeune système binaire avec un rapport de masse de 80:1 est très inhabituel, et suggère un processus de formation entièrement différent pour les deux objets."
Le processus de formation privilégié pour MM 1b se produit dans les régions extérieures du froid, disques massifs. Ces disques "gravitationnellement instables" sont incapables de résister à l'attraction de leur propre gravité, s'effondrer en un ou plusieurs fragments.
Dr Duncan Forgan, un co-auteur du Center for Exoplanet Science de l'Université de St Andrews, a ajouté:"J'ai passé la majeure partie de ma carrière à simuler ce processus pour former des planètes géantes autour d'étoiles comme notre Soleil. Le voir réellement former quelque chose d'aussi gros qu'une étoile est vraiment excitant."
Les chercheurs notent que la jeune étoile nouvellement découverte MM 1b pourrait également être entourée de son propre disque circumstellaire, qui peut avoir le potentiel de former ses propres planètes, mais cela devra être rapide.
Le Dr Ilee a ajouté :" Des étoiles aussi massives que MM 1a ne vivent qu'environ un million d'années avant d'exploser en tant que puissantes supernovae, ainsi, alors que MM 1b pourrait avoir le potentiel de former son propre système planétaire à l'avenir, ça ne durera pas longtemps."
Observation de l'émission de poussières (vert) et de gaz chauds tournant dans le disque autour de MM 1a (le rouge est le gaz en recul, le bleu s'approche du gaz). MM 1b est vu en bas à gauche. Crédit :J. D. Ilee / Université de Leeds.
Les astronomes ont fait cette découverte surprenante en utilisant un nouvel instrument unique situé en hauteur dans le désert chilien, le grand réseau millimétrique/submillimétrique d'Atacama (ALMA).
En utilisant les 66 plats individuels d'ALMA ensemble dans un processus appelé interférométrie, les astronomes ont pu simuler la puissance d'un seul télescope de près de 4 km de diamètre, leur permettant d'imager pour la première fois la matière entourant les jeunes étoiles.
L'équipe a obtenu un temps d'observation supplémentaire avec ALMA pour caractériser davantage ces systèmes stellaires passionnants en 2019. Les prochaines observations simuleront un télescope de 16 km de diamètre, comparable à la zone à l'intérieur de la rocade entourant Leeds.
