Impression artistique d'une protoétoile qui accumule le gaz d'un disque circumstellaire et se développe. Une partie de la matière est éjectée par des jets perpendiculaires au plan du disque. Le gaz continue de tomber de l'enveloppe extérieure sur le disque. Cela peut produire des instabilités, ce qui conduit parfois à une augmentation des chutes sur la protoétoile. Puisque les protoétoiles sont profondément enfouies dans des nuages denses, ils sont difficiles à observer directement. Crédit :NASA/JPL-Caltech/R. Blessé (SSC)
Une équipe de recherche internationale avec la participation de l'Institut Max Planck d'astronomie (MPIA) a détecté une vague de chaleur se propageant près d'une protoétoile massive. Cela confirme le scénario selon lequel de tels objets se développent en rafales. Cette onde est devenue visible en observant des lasers micro-ondes générés naturellement, dont l'arrangement spatial a changé d'une manière inattendue rapide.
Bien que les principes de base de la formation des étoiles soient généralement bien compris, l'existence d'étoiles massives est encore déroutante dans certains détails. En raison de l'énorme pression gravitationnelle à l'intérieur d'une protoétoile massive, la fusion nucléaire commence alors qu'elle est encore en croissance. La poursuite de la croissance est rendue plus difficile par la pression de radiation de la jeune étoile. Pour vaincre cette résistance, l'accrétion de matière à partir d'un disque circumstellaire peut se produire en phases de gros paquets uniques. Au cours de ce processus, sa luminosité augmente fortement pendant une courte période. Cependant, de telles fluctuations sont difficiles à observer car les protoétoiles sont profondément enfouies dans des nuages denses.
Un réseau international d'astronomes, l'Organisation de Surveillance Maser (M2O), auquel participe le Max Planck Institute for Astronomy (MPIA), a maintenant détecté une onde de chaleur se propageant à proximité de la protoétoile massive G358-MM1 grâce à des observations avec plusieurs radiotélescopes. Des observations ultérieures ont confirmé qu'elle était causée par une augmentation temporaire de l'activité d'accrétion.
La canicule a été révélée par l'activité des masers. Les masers sont l'équivalent des lasers, lequel, cependant, émettent un rayonnement micro-ondes ou des ondes radio au lieu de la lumière visible. Ils se produisent dans les régions de formation d'étoiles massives comme naturel, sources de rayonnement très lumineuses et compactes. Les températures et densités relativement élevées ainsi que la richesse de la chimie complexe dans de tels environnements favorisent leur formation. Dans le cas présent, c'est le méthanol (alcool méthylique) qui est excité par le rayonnement intense de la protoétoile et provoque des masers.
Illustration du mécanisme par lequel la propagation de la vague de chaleur stimule l'activité du maser dans le matériau entourant la protoétoile. L'onde augmente localement la température du gaz pendant un court instant. Dans cette région, le rayonnement caractéristique des masers à méthanol est émis. Au fur et à mesure que l'onde se propage, les positions du maser d'émission changent. Crédit :R. A. Burns/MPIA
Les scientifiques, qui ont enregistré des données radio-interférométriques avec une haute résolution spatiale de 0,005 seconde d'arc (1 degré angulaire =3600 secondes d'arc) à des intervalles de plusieurs semaines, découvert que les masers semblaient se propager vers l'extérieur. Cependant, la vitesse déterminée allant jusqu'à 8 % de la vitesse de la lumière était trop élevée pour être compatible avec le mouvement du gaz. Au lieu, les astronomes ont conclu qu'une onde traversant le milieu environnant a provoqué une activité maser sur son chemin. Cette vague de chaleur trouve son origine dans l'accrétion de gaz sur la protoétoile.
"Les observations de M2O sont parmi les premières à fournir des preuves détaillées des effets immédiats d'une explosion d'accrétion dans une protoétoile massive avec suffisamment de détails pour étayer la théorie de l'accrétion épisodique de la formation d'étoiles massives, " explique Ross Burns de l'Observatoire astronomique national du Japon, qui dirige le groupe de recherche.
Hendrik Linz de MPIA ajoute :« Observer la vague de chaleur réelle directement dans l'infrarouge thermique serait très compliqué. En tant que sources de rayonnement puissant dans une plage de longueurs d'onde facilement accessible, les masers sont d'excellents outils d'observation pour tracer indirectement le passage d'une telle vague de chaleur à de petites échelles spatiales, et donc sur de courtes échelles de temps après une explosion."
Les partenaires du projet M2O continueront de surveiller les masers dans de nombreuses régions de formation d'étoiles pour en savoir plus sur la croissance des protoétoiles massives.
