disque-proto-étoile

Les principales étapes de la formation des étoiles et des planètes sont bien comprises: un nuage dense et interstellaire s’effondrera sous sa propre gravité; un noyau central se formera ainsi qu’un disque proto-étoile en raison de la conservation du moment cinétique; enfin, après environ 100 000 ans, l’étoile deviendra suffisamment dense pour déclencher la fusion nucléaire en son centre et commencera à briller tandis que, dans le disque, des planètes se formeront.

Analyser la cinétique gazeuse

Mais de nombreuses questions restent en suspens sur les détails de ce processus, par exemple. Quel est le rôle du moment cinétique dans la formation du disque ou comment le disque circumstellaire rassemble-t-il la plus grande partie de sa masse?

Une équipe internationale de scientifiques dirigée par l’Institut Max Planck de physique extraterrestre (MPE) a maintenant observé trois des plus récentes sources proto-étoiles du nuage moléculaire de Persée. Ces sources sont proches du bord dans le plan du ciel, ce qui permet d’étudier la distribution des vitesses de ce nuage.

«C’est la première fois que nous avons été en mesure d’analyser la cinétique gazeuse autour de trois disques circumstellaires aux premiers stades de leur formation», déclare Jaime Pineda, qui a dirigé l’étude chez MPE. « Tous les systèmes peuvent être adaptés avec le même modèle, ce qui nous a donné le premier indice que ces nuages ne tournent pas comme un corps solide. » La rotation d’un corps solide est l’hypothèse la plus simple, décrivant le gaz dans un nuage dense avec un angle fixe de vitesse à un rayon donné. Le modèle qui décrit le mieux les trois systèmes se situe entre ceux attendus pour la rotation du corps solide et la turbulence pure.

Les champs magnétiques jouent un rôle

En outre, lorsque l’on compare ces observations aux précédents modèles numériques, il est clair que les champs magnétiques jouent un rôle dans la formation de ces disques: «si un champ magnétique est inclus, il garantit que l’effondrement ne sera pas trop rapide et que la rotation du gaz correspondra à celui observé, ”explique Pineda. « Nos dernières observations nous donnent une limite supérieure pour la taille des disques, qui sont en parfait accord avec les précédentes études. »

En particulier, le moment cinétique spécifique du matériau entrant est directement lié au possible rayon maximum de Kepler du disque proto-étoile. En supposant qu’une masse stellaire d’environ 5% de la masse de notre Soleil, les scientifiques estiment que la limite supérieure du disque de Kepler est d’environ 60 unités astronomiques, soit environ le double de la taille de notre système planétaire, ce qui est conforme aux estimations précédentes.

Les gros disques affectent la formation d’une planète

Cela suggère que les gros disques (supérieurs à 80 UA) ne peuvent pas être formés au début de la vie d’une étoile et affecte donc le point de départ des scénarios de la formation d’une planète.

La prochaine étape pour les astronomes consistera à observer de tels systèmes à différents stades de leur évolution et dans différents environnements pour vérifier si ceux-ci influencent le profil spécifique du moment cinétique. Ces résultats peuvent ensuite être incorporés ou comparés à des simulations numériques pour mieux comprendre la coévolution du noyau dense formant une étoile et des planètes formant un disque circumstellaire.

Cette recherche a été publiée dans The Astrophysical Journal.

Source : Max Planck Society
Crédit photo : Pixabay