Les astronomes voient la maîtrise de soi stellaire en action

De nombreux facteurs peuvent limiter la taille d’un groupe, y compris des facteurs externes sur lesquels les membres n’ont aucun contrôle. Les astronomes ont découvert que des groupes d’étoiles dans certains environnements peuvent cependant s’autoréguler.

Une nouvelle étude a révélé que les étoiles d’un amas ont une « contrôle de soi », ce qui signifie qu’elles ne permettent qu’à un nombre limité d’étoiles de se développer avant que les membres les plus grands et les plus brillants n’expulsent la majeure partie du gaz du système. Ce processus devrait considérablement ralentir la naissance de nouvelles étoiles, ce qui correspondrait mieux aux prédictions des astronomes sur la rapidité avec laquelle les étoiles se forment en amas. Un article décrivant ces résultats est paru dans le numéro du 20 août de Le Journal Astrophysique et est disponible en ligne.

Cette étude combine les données de plusieurs télescopes, dont l’observatoire à rayons X Chandra de la NASA, l’observatoire stratosphérique pour l’astronomie infrarouge (SOFIA) désormais à la retraite de la NASA, le télescope APEX (Atacama Pathfinder EXperiment) et le télescope Herschel à la retraite de l’ESA (Agence spatiale européenne).

La cible des observations était RCW 36, un grand nuage de gaz appelé une région HII (prononcé « H-deux ») principalement composée d’atomes d’hydrogène qui ont été ionisés, c’est-à-dire dépouillés de leurs électrons. Ce complexe de formation d’étoiles est situé dans la Voie lactée à environ 2 900 années-lumière de la Terre. Les données infrarouges de Herschel sont affichées en rouge, orange et vert, et les données de rayons X sont bleues, avec des sources ponctuelles en blanc. Le nord est à 32 degrés à gauche de la verticale.

RCW 36 contient un amas de jeunes étoiles et deux cavités – ou vides – creusées dans l’hydrogène gazeux ionisé, s’étendant dans des directions opposées. Il y a aussi un anneau de gaz qui s’enroule autour du cluster entre les cavités, formant une taille autour des cavités en forme de sablier. Ces caractéristiques sont étiquetées dans l’image.

Le gaz chaud d’une température d’environ deux millions de Kelvin (3,6 millions de degrés Fahrenheit), émettant des rayons X détectés par Chandra, est concentré près du centre de RCW 36, à proximité des deux étoiles les plus chaudes et les plus massives de l’amas. Ces étoiles sont une source majeure de gaz chaud. Une grande partie du reste des gaz chauds se trouve à l’extérieur des cavités, après avoir fui par les bords des cavités. Les données SOFIA et APEX montrent que l’anneau contient du gaz frais et dense (avec des températures typiques de 15 à 25 Kelvin, soit environ -430 à -410 degrés Fahrenheit) et se dilate à 2 000 à 4 000 miles par heure.

Les données SOFIA montrent que sur le périmètre des deux cavités se trouvent des coquilles de gaz froid se dilatant à environ 10 000 miles par heure, probablement entraînées vers l’extérieur par la pression du gaz chaud observé avec Chandra. Le gaz chaud, ainsi que le rayonnement des étoiles de l’amas, ont également dégagé des cavités encore plus grandes autour de RCW 36, formant une structure de poupée russe. Ces caractéristiques sont étiquetées dans une image Herschel couvrant une plus grande surface, qui montre également le champ de vision de Chandra et les autres structures décrites ici. Les niveaux d’intensité de cette image ont été ajustés pour montrer les plus grandes cavités aussi clairement que possible, provoquant la saturation d’une grande partie des régions internes proches des cavités RCW 36. Le nord est vertical sur cette image.

Les chercheurs voient également dans les données SOFIA des preuves que du gaz froid autour de l’anneau est éjecté de RCW 36 à des vitesses encore plus élevées d’environ 30 000 miles par heure, avec l’équivalent de 170 masses terrestres par an expulsées.

Les vitesses d’expansion des différentes structures décrites ici et le taux d’éjection de masse montrent que la majeure partie du gaz froid à environ trois années-lumière du centre de la région HII peut être éjectée en 1 à 2 millions d’années. Cela éliminera la matière première nécessaire à la formation des étoiles, supprimant leur naissance continue dans la région. Les astronomes appellent ce processus où les étoiles peuvent se réguler elles-mêmes « rétroaction stellaire ». De tels résultats nous aident à comprendre le rôle que joue la rétroaction stellaire dans le processus de formation des étoiles.