Quelque chose de bizarre se passe à l'intérieur d'une crèche stellaire voisine. Une étoile embryonnaire dégage une lueur saine - aux rayons X. Comme un enfant précoce, l'étoile en développement (protostar) est beaucoup trop jeune pour ce genre de comportement.
De nouvelles étoiles naissent lorsqu'un nuage de poussière et de gaz dans l'espace interstellaire s'effondre sous sa propre gravité, du moins le pensions-nous. Le comportement étrange de cette protoétoile révèle que quelque chose d'autre pourrait aider la gravité à transformer un tas de gaz et de poussière en étoile.
Les scientifiques ont percé une pépinière stellaire poussiéreuse pour capturer la vue la plus ancienne et la plus détaillée d'un nuage de gaz qui s'effondre se transformant en étoile, analogue à la première échographie d'un bébé.
L'observation, réalisée principalement avec l'observatoire XMM-Newton de l'Agence spatiale européenne, suggère qu'un processus énergétique non réalisé - probablement lié aux champs magnétiques - surchauffe la surface du noyau nuageux, poussant le nuage de plus en plus près pour devenir une étoile.
Cette observation marque la première détection claire des rayons X d'un précurseur naissant mais glacial à une étoile, appelée protoétoile de classe 0, bien plus tôt dans l'évolution d'une étoile que la plupart des experts dans ce domaine ne le pensaient possible. Les rayons X sont produits dans l'espace par des processus qui libèrent beaucoup d'énergie et de chaleur. La détection surprise des rayons X d'un tel objet froid révèle que la matière tombe vers le noyau protostar 10 fois plus vite que prévu de la gravité seule.
"Nous voyons la formation d'étoiles à son stade embryonnaire", a déclaré le Dr Kenji Hamaguchi, chercheur financé par la NASA au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, dans le Maryland, auteur principal d'un rapport publié dans The Astrophysical Journal. «Les observations précédentes ont capturé la forme de tels nuages de gaz mais n'ont jamais pu scruter à l'intérieur. La détection précoce des rayons X indique que la gravité seule n'est pas la seule force qui façonne les jeunes étoiles. »
Les données à l'appui proviennent de l'observatoire de rayons X Chandra de la NASA, du télescope Subaru du Japon à Hawaï et du télescope de 88 pouces de l'Université d'Hawaï.
L’équipe de Hamaguchi a découvert les rayons X d’une protoétoile de classe 0 dans la région de formation des étoiles R Corona Australis, à environ 500 années-lumière de la Terre.
La classe 0 est la plus jeune classe d'objet protostellaire, environ 10 000 à 100 000 ans après le processus d'assimilation. La température des nuages est d'environ 400 degrés au-dessous de zéro Fahrenheit (moins 240 degrés Celsius). Après quelques millions d'années, la fusion nucléaire s'enflamme au centre du nuage protostellaire qui s'effondre et une nouvelle étoile se forme.
L'équipe suppose que les champs magnétiques dans le noyau protostar en rotation accélèrent l'inflation de la matière à des vitesses élevées, produisant des températures élevées et des rayons X dans le processus. Ces rayons X peuvent pénétrer dans la région poussiéreuse pour révéler le noyau.
«Ce n'est pas une douce chute libre de gaz», a déclaré le Dr Michael Corcoran de la NASA Goddard, co-auteur du rapport. «L'émission de rayons X montre que les forces semblent accélérer la matière à des vitesses élevées, chauffant les régions de ce nuage de gaz froid à 100 millions de degrés Fahrenheit. L'émission de rayons X du noyau nous donne une fenêtre pour sonder les processus cachés par lesquels les nuages de gaz froids s'effondrent aux étoiles. »
Hamaguchi a comparé la génération de rayons X dans la protostar de classe 0 à ce qui se passe pendant les éruptions solaires sur notre Soleil. La surface solaire possède de nombreuses boucles magnétiques qui s'emmêlent parfois et libèrent de grandes quantités d'énergie. Cette énergie peut accélérer les particules chargées électriquement (électrons et atomes ionisés) à des vitesses de 7 millions de milles à l'heure. Les particules écrasent la surface solaire et créent des rayons X. De même, des champs magnétiques enchevêtrés pourraient être responsables des rayons X observés par Hamaguchi et ses collaborateurs.
La détection des champs magnétiques d'une protostar de classe 0 extrêmement jeune fournit un lien crucial dans la compréhension du processus de formation des étoiles, car les boucles de champ magnétique joueraient un rôle essentiel dans la modération de l'effondrement des nuages. Seules les particules chargées électriquement, appelées ions, répondent aux champs magnétiques. Les scientifiques ne savent pas d'où viennent les champs magnétiques ou les ions. Cependant, les rayons X vont ioniser les atomes, créant plus d'ions à accélérer grâce à l'activité magnétique et créant plus de rayons X.
L'équipe a utilisé XMM-Newton pour sa puissante capacité de collecte de lumière, nécessaire pour ce type d'observation où si peu de rayons X pénètrent dans la région poussiéreuse, et le pouvoir de résolution exquis de Chandra pour déterminer la position de la source de rayons X. L'équipe a utilisé le télescope infrarouge Subaru pour déterminer l'âge du protostar.
"L'âge est basé sur un tableau des spectres ou des caractéristiques de la lumière infrarouge bien établi, alors que la protoétoile évolue au cours d'un million d'années", a déclaré Ko Nedachi, doctorant à l'Université de Tokyo qui dirigeait la Subaru. observation.
L'équipe scientifique comprend également les Drs. Rob Petre et Nicholas White de la NASA Goddard, le Dr Beate Stelzer de l'Observatoire astronomique de Palerme, en Italie, et le Dr Naoto Kobayashi de l'Université de Tokyo. Kenji Hamaguchi est financé par le National Research Council; Michael Corcoran est financé par l'Universities Space Research Association.
Source d'origine: communiqué de presse de la NASA
