Un nouveau modèle décrit comment les conditions à l’intérieur des nuages ​​​​moléculaires géants où se produit la formation des étoiles déterminent les similitudes et les différences subtiles observées dans les propriétés des étoiles sœurs. Les étoiles ne naissent pas isolément, mais plutôt en groupes liés gravitationnellement dans des amas d’étoiles. Les étoiles qui se forment de cette manière partagent souvent des propriétés similaires, telles que l’âge, la composition chimique et la masse. Cependant, les astronomes ont également remarqué des différences légères mais significatives entre ces étoiles sœurs.

"La question est de savoir quel processus physique peut produire simultanément à la fois les similitudes et les différences entre les étoiles au sein du même amas ?", a déclaré l'auteur principal, le Dr Jinjin Li, de l'Institut Kavli pour la physique et les mathématiques de l'univers (Kavli IPMU) et l'Université de Tokyo, Japon.

Dans l'article publié dans Astrophysical Journal, le Dr Li propose un nouveau modèle qui explique les propriétés observées des étoiles sœurs en tenant compte de la dynamique interne et de la nature chaotique des nuages ​​moléculaires où se forment les étoiles.

Le modèle décrit comment le gaz présent dans le nuage moléculaire subit une série de fragmentations, conduisant à la formation de plusieurs noyaux denses et finalement à la naissance d'étoiles individuelles. Différentes régions du nuage peuvent connaître différentes conditions physiques, telles que la densité, la température et la composition chimique, qui provoquent des variations dans les étoiles résultantes.

Par exemple, l’étoile la plus massive d’un amas a tendance à se former dans le noyau le plus dense du nuage et elle est généralement entourée d’étoiles plus petites qui se sont formées dans des régions moins denses. Cette distribution peut être reproduite en simulant les processus hautement dynamiques se produisant à l’intérieur des nuages ​​moléculaires, tels que les mouvements turbulents supersoniques, les entrées, les sorties et la fragmentation.

Le modèle reproduit avec succès une gamme de résultats d'observation, notamment la distribution des masses stellaires, le rapport des étoiles de faible masse et la fréquence des systèmes stellaires binaires. Il explique également certaines particularités de la fonction de masse initiale (IMF) observée - la distribution des masses stellaires pour un amas donné - et donne un aperçu de la raison pour laquelle certaines étoiles massives d'un amas ont des métallicités plus faibles (une plus grande abondance d'hélium primordial) que prévu.

"Notre étude met en évidence le rôle de l'environnement nuageux et des processus chaotiques au cours de l'évolution des nuages ​​dans la formation des propriétés des amas stellaires", a déclaré le Dr Li. "Ce travail permet de mieux comprendre l'interaction complexe entre la dynamique interne des nuages ​​​​moléculaires et l'émergence de populations stellaires dans l'univers."