La formation d'étoiles binaires par fragmentation du disque commence par une jeune étoile entourée d'un disque rotatif de gaz et de poussière. Les fragments de disque, avec une deuxième étoile se formant à l'intérieur du disque, entouré de son propre disque. Les deux étoiles forment une paire en orbite. Crédit :B. Saxton, NRAO/AUI/NSF
Les astronomes ont découvert un système d'étoiles binaires avec les jeunes objets stellaires de grande masse les plus proches jamais mesurés, fournissant un "laboratoire" précieux pour tester les théories sur la formation d'étoiles binaires de grande masse.
Une équipe internationale dirigée par l'Université de Leeds a déterminé la distance entre la jeune étoile massive PDS 27 et son compagnon stellaire en orbite à seulement 30 unités astronomiques ou 4,5 milliards de km. C'est à peu près la distance entre notre Soleil et Neptune, ce qui en fait les compagnons stellaires les plus proches jamais déterminés pour les jeunes étoiles de grande masse dans un système binaire - un système stellaire avec deux étoiles en orbite autour d'un centre de masse.
Auteur principal de l'étude, Dr Evgenia Koumpia, de l'École de physique et d'astronomie de Leeds, a déclaré :« C'est une découverte très excitante, observer et simuler des binaires massifs aux premiers stades de leur formation est l'un des principaux combats de l'astronomie moderne. Avec PDS 27 et son compagnon, nous avons maintenant trouvé le plus proche, les jeunes objets stellaires les plus massifs dans les binaires résolus à ce jour.
"Il y a une pénurie de jeunes systèmes binaires massifs connus dans l'espace cartographié. Les étoiles de grande masse ont une durée de vie relativement courte, brûler et exploser en supernovae en seulement quelques millions d'années, les rendant difficiles à repérer. Cela limite notre capacité à tester les théories sur la formation de ces étoiles."
Les observations 2MASS (image d'arrière-plan) ont révélé une source très rougie en 2003 indiquant la nature massive et jeune du PDS 27. PIONIER sur VLTI offre une résolution angulaire 2000 fois supérieure permettant de résoudre le PDS 27 en tant que système binaire pour la première fois en 2019. Crédit :Université de Leeds
Dans le cadre de leur étude, l'équipe a également identifié un objet compagnon pour une autre jeune étoile massive appelée PDS 37. L'analyse a révélé une distance entre PDS 37 et son compagnon comprise entre 42 et 54 unités astronomiques, comparable à la distance entre le Soleil et Pluton. Bien que plus éloigné que le PDS 27 et son compagnon, c'est toujours une découverte importante étant donné le besoin de jeunes binaires stellaires massifs confirmés dans la recherche astronomique.
Le Dr Koumpia a poursuivi :« La façon dont ces systèmes binaires se forment est une question assez controversée, plusieurs théories ayant été avancées. Les études d'observation des binaires à leurs débuts sont cruciales pour vérifier les théories de leur formation.
« PDS 27 et PDS 37 sont des laboratoires rares et importants qui peuvent aider à informer et à tester les théories sur la formation de binaires de masse élevée. »
PDS 27 est au moins 10 fois plus massif que notre Soleil, Le Dr Koumpia a expliqué, et environ 8, à 000 années-lumière. Pour déterminer la présence de compagnons stellaires pour PDS 27 et PDS 37, l'équipe a utilisé la résolution spatiale la plus élevée fournie par l'instrument PIONIER sur l'interféromètre du Very Large Telescope (VLTI) de l'Observatoire européen austral. Cet instrument combine les faisceaux lumineux de quatre télescopes, dont chacun mesure 8,2 mètres de diamètre, et imite un seul télescope d'un diamètre de 130 m. Le pouvoir de résolution spatiale élevé qui en a résulté a permis à l'équipe de résoudre des systèmes binaires aussi proches malgré leur grande distance par rapport à nous et leur proximité les uns avec les autres.
Les quatre télescopes de l'unité VLT fonctionnent comme un seul. Crédit :Université de Leeds
Co-auteur de l'étude, le professeur René Oudmaijer, également de l'École de physique et d'astronomie de Leeds, a déclaré:"La prochaine grande question - que nous avons eu tendance à éviter jusqu'à présent en raison de difficultés d'observation - est pourquoi tant de ces étoiles massives sont dans des systèmes binaires?"
"Il est devenu de plus en plus clair pour les astronomes que les étoiles massives ne naissent presque jamais seules, avec au moins un frère pour compagnie. Mais les raisons pour lesquelles c'est le cas sont encore assez obscures.
"Les étoiles massives exercent une influence significative sur leur environnement cosmique. Leurs vents stellaires, l'énergie et les explosions de supernova qu'elles génèrent à leur tour peuvent avoir un impact sur la formation d'autres étoiles et galaxies. L'évolution et le devenir des étoiles de grande masse sont assez complexes, mais des études antérieures ont montré qu'elles peuvent être influencées dans une large mesure par leurs propriétés binaires.
"La découverte de jeunes étoiles binaires massives constitue un pas en avant crucial pour pouvoir répondre à bon nombre des questions que nous nous posons encore sur ces objets stellaires. Ces découvertes n'ont été possibles que grâce au pouvoir de résolution exquis fourni par l'instrument PIONIER sur le VLTI. "
Cette recherche est publiée dans la revue Astronomie &Astrophysique : Des lettres .
