Nébuleuse de la Tarentule :Dans cette célèbre région de formation d'étoiles de notre galaxie voisine, le Grand Nuage de Magellan, de nombreuses jeunes étoiles sont encore dans leurs nuages moléculaires. Crédit :télescope spatial James Webb
Dans les modèles classiques d'évolution stellaire, jusqu'à présent peu d'importance a été attachée à l'évolution précoce des étoiles. Thomas Steindl du Département d'astrophysique et de physique des particules de l'Université d'Innsbruck montre maintenant pour la première fois que la biographie des étoiles est en effet façonnée par leur stade précoce. L'étude a été publiée dans Nature Communications .
Des bébés aux adolescents, les stars dans leurs "jeunes années" sont un défi majeur pour la science. Le processus de formation des étoiles est particulièrement complexe et difficile à cartographier dans des modèles théoriques. L'une des rares façons d'en savoir plus sur la formation, la structure ou l'âge des étoiles est d'observer leurs oscillations. "Comparable à l'exploration de l'intérieur de la Terre à l'aide de la sismologie, nous pouvons également faire des déclarations sur leur structure interne et donc aussi sur l'âge des étoiles en fonction de leurs oscillations", explique Konstanze Zwintz.
L'astronome est considéré comme un pionnier dans le jeune domaine de l'astérosismologie et dirige le groupe de recherche Stellar Evolution and Asteroseismology à l'Institut d'astro- et de physique des particules de l'Université d'Innsbruck. L'étude des oscillations stellaires a considérablement évolué ces dernières années car les possibilités d'observation précise à travers des télescopes dans l'espace tels que TESS, Kepler et James Webb se sont améliorées à plusieurs niveaux. Ces avancées jettent désormais également un nouvel éclairage sur les théories vieilles de plusieurs décennies sur l'évolution stellaire.
La jeune étoile au centre est dans un nuage moléculaire et est enveloppée par un disque. Dans les premières étapes de sa vie, l'étoile attire de nombreux matériaux, par exemple par le biais de champs magnétiques, qui se remélangent constamment dans la turbulence. L'intérieur de la jeune étoile est imprégné de pulsations. Crédit :Mirjana Keser
Un nouveau modèle à zéro heure de stars adultes
Les étoiles sont appelées "enfants" tant qu'elles ne brûlent pas encore d'hydrogène en hélium dans leur noyau. À ce stade, ils sont sur la séquence pré-principale; après l'allumage, ils deviennent adultes et passent à la séquence principale.
« Jusqu'à présent, la recherche sur les étoiles s'est concentrée principalement sur les étoiles adultes, comme notre soleil », explique Thomas Steindl, membre du groupe de recherche de Konstanze Zwintz et auteur principal de l'étude. "Même si cela semble contre-intuitif à première vue, jusqu'à présent peu d'attention a été portée à l'évolution de la séquence pré-principale car la phase est très turbulente et difficile à modéliser. Il n'y a que les avancées technologiques de ces dernières années qui nous permettent de mieux comprendre regardez l'enfance des étoiles - et donc à ce moment où l'étoile commence à fusionner l'hydrogène en hélium."
La ligne bleue montre l'évolution d'une étoile avant le passage à la séquence principale (point bleu) selon les modèles classiques appliqués depuis les années 1950. La ligne blanche représente la représentation réaliste issue du nouveau modèle de Thomas Steindl - les années "sauvages" de la star de l'enfance à l'adolescence, avec l'évolution de droite à gauche dans l'image. Crédit :Université d'Innsbruck
Dans leur étude actuelle, les deux chercheurs d'Innsbruck présentent maintenant un modèle qui peut être utilisé pour représenter de manière réaliste les premières phases de la vie d'une étoile bien avant qu'elle ne devienne adulte. Le modèle est basé sur le programme open-source d'évolution stellaire MESA (Modules for Experiments in Stellar Astrophysics). Inspiré par une conférence donnée par l'astronome Eduard Vorobyov de l'Université de Vienne lors d'une réunion en 2019, Thomas Steindl a passé des mois à affiner la méthode d'utilisation de ce code d'évolution stellaire pour recréer la phase chaotique de la formation précoce des étoiles, puis prédire leurs oscillations spécifiques.
"Nos données montrent que les étoiles de la séquence pré-principale suivent un cours très chaotique dans leur évolution. Malgré sa complexité, nous pouvons maintenant l'utiliser dans notre nouveau modèle théorique." dit Steindel. Ainsi, l'astronome montre que la façon dont l'étoile se forme a un impact sur le comportement d'oscillation même après l'allumage de la fusion nucléaire sur la séquence principale :« L'enfance a une influence sur les pulsations ultérieures de l'étoile :Cela semble très simple, mais il était fortement mis en doute.La théorie classique suppose que le temps avant l'allumage est tout simplement sans importance.Ce n'est pas vrai :comparable à un instrument de musique, même des différences subtiles dans la composition entraînent des changements significatifs dans le ton.Ainsi, nos modèles modernes sont mieux décrire les oscillations dans les vraies étoiles."
Konstanze Zwintz says, "I was already convinced about 20 years ago, when I first saw the oscillation of a young star in front of me on the screen, that I would one day be able to prove the significance of early stellar evolution on the 'adult' star. Thanks to the great work of Thomas Steindl, we have now succeeded:Definitely a eureka moment for our research group and another milestone for a better understanding of the growth steps of stars." Core overshoot constrained by the absence of a solar convective core and some solar-like stars
