D’une vue distante agrandie, le nuage de formation d’étoiles L483 semble normal. Mais lorsqu’une équipe d’astrophysiciens dirigée par la Northwestern University s’est rapprochée de plus en plus, les choses sont devenues de plus en plus étranges.
Alors que les chercheurs regardaient de plus près dans le nuage, ils ont remarqué que son champ magnétique était curieusement tordu. Et puis, alors qu’ils examinaient une étoile nouveau-née dans le nuage, ils ont repéré une étoile cachée, nichée derrière.
« C’est le frère de la star, en gros », a déclaré Erin Cox de Northwestern, qui a dirigé la nouvelle étude. « Nous pensons que ces étoiles se sont formées très éloignées et que l’une s’est rapprochée de l’autre pour former un binaire. Lorsque l’étoile s’est rapprochée de son frère, elle a modifié la dynamique du nuage pour tordre son champ magnétique. »
Les nouvelles découvertes donnent un aperçu de la formation des étoiles binaires et de la manière dont les champs magnétiques influencent les premiers stades de développement des étoiles.
Cox présentera cette recherche lors de la 240e réunion de l’American Astronomical Society (AAS) à Pasadena, en Californie. « Le champ magnétique torsadé de L483 » aura lieu le mardi 14 juin, dans le cadre d’une session sur « Champs magnétiques et galaxies ». Le Journal Astrophysique publiera également l’étude.
Cox est associé postdoctoral au Centre d’exploration et de recherche interdisciplinaires en astrophysique (CIERA) de Northwestern.
Mystère tordu
Les pépinières stellaires sont des lieux sauvages et merveilleux. Lorsque des nuages denses de gaz et de poussière s’effondrent pour former des étoiles, ils lancent des écoulements de matière stellaire à des vitesses hypersoniques. Un champ magnétique entourant un nuage en formation d’étoiles est généralement parallèle à ces écoulements. Lorsque Cox et ses collaborateurs ont observé le nuage L483 à grande échelle, ils ont découvert cela. Le champ magnétique correspondait à ce profil typique.
Mais ensuite, les astrophysiciens ont décidé de regarder de plus près avec l’Observatoire stratosphérique pour l’astronomie infrarouge (SOFIA) de la NASA, et c’est à ce moment-là que les choses sont devenues étranges. Le champ magnétique n’était en fait pas parallèle aux écoulements des étoiles naissantes. Au lieu de cela, le champ était tordu à un angle de 45 degrés par rapport aux écoulements.
« Au début, cela correspondait à ce que prédit la théorie », a déclaré Cox. « Si vous avez un effondrement magnétisé, alors le champ magnétique contrôle la formation de l’étoile. Nous nous attendons à voir ce parallélisme. Mais la théorie peut dire une chose, et les observations peuvent en dire une autre. »
Formation binaire inhabituelle
Bien que davantage d’observations soient nécessaires, Cox pense qu’une étoile sœur précédemment cachée pourrait être responsable du champ torsadé. À l’aide de SOFIA, l’équipe d’astrophysique a repéré une étoile nouveau-née se formant à l’intérieur d’une enveloppe de matière. Mais après un examen plus approfondi avec des radiotélescopes au Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) au Chili, les chercheurs ont repéré la deuxième étoile, partageant la même enveloppe stellaire.
« Ces étoiles sont encore jeunes et en formation », a déclaré Cox. « L’enveloppe stellaire est ce qui fournit le matériau pour former les étoiles. C’est comme faire rouler une boule de neige dans la neige pour la rendre de plus en plus grosse. Les jeunes étoiles « roulent » dans le matériau pour accumuler de la masse. »
À peu près à la même distance entre notre soleil et Pluton, les deux jeunes étoiles forment un système binaire. Actuellement, les astrophysiciens s’accordent à dire que des binaires peuvent se former lorsque les nuages de formation d’étoiles sont suffisamment grands pour produire deux étoiles ou lorsque le disque tournant autour d’une jeune étoile s’effondre partiellement pour former une deuxième étoile.
Mais pour les étoiles jumelles de L483, Cox soupçonne que quelque chose d’inhabituel est en jeu.
« Des travaux plus récents suggèrent qu’il est possible que deux étoiles se forment loin l’une de l’autre, puis qu’une étoile se rapproche pour former un binaire », a déclaré Cox. « Nous pensons que c’est ce qui se passe ici. Nous ne savons pas pourquoi une étoile se déplacerait vers une autre, mais nous pensons que l’étoile en mouvement a modifié la dynamique du système pour tordre le champ magnétique. »
Cox pense que ce nouveau travail pourrait finalement fournir de nouvelles informations sur la façon dont les étoiles binaires – et les planètes qui les orbitent – se forment. La plupart des gens connaissent la scène emblématique de « Star Wars », dans laquelle Luke Skywalker regarde avec nostalgie les étoiles binaires autour desquelles tourne sa planète natale, Tatooine. Maintenant, les scientifiques savent que ce scénario n’est pas simplement de la science-fiction ; les planètes en orbite autour d’étoiles binaires pourraient potentiellement être des mondes habitables.
« Apprendre comment les étoiles binaires se forment est passionnant car la formation des planètes et des étoiles a lieu en même temps, et les étoiles binaires interagissent dynamiquement les unes avec les autres », a déclaré Cox. « Dans notre recensement des exoplanètes, nous savons que des planètes existent autour de ces étoiles doubles, mais nous ne savons pas grand-chose sur la façon dont ces planètes diffèrent de celles qui vivent autour d’étoiles isolées. Avec la mise en ligne de nouveaux instruments pour découvrir et sonder de nouveaux systèmes binaires, nous pourrons tester ces résultats avec un échantillon statistique. »
Erin G. Cox et al, Le champ magnétique torsadé du protobinaire L483, Le Journal Astrophysique (2022). DOI : 10.3847/1538-4357/ac722a