Illustration d'un artiste d'un disque circumstellaire autour d'une étoile massive. Crédit image: NAOJ Cliquez pour agrandir
Un groupe international d'astronomes a utilisé l'imageur coronagraphique pour l'optique adaptative (CIAO) sur le télescope Subaru à Hawai'i pour obtenir des images à lumière polarisée dans le proche infrarouge très nettes du lieu de naissance d'une proto-étoile massive connue sous le nom de Becklin-Neugebauer (BN) à une distance de 1500 années-lumière du Soleil. Les images du groupe ont conduit à la découverte d'un disque entourant cette nouvelle étoile en formation. Cette découverte, décrite en détail dans le numéro du 1er septembre de Nature, approfondit notre compréhension de la formation des étoiles massives.
Le groupe de recherche, qui comprend des astronomes de l'Observatoire de Purple Mountain, en Chine, des Observatoires nationaux d'astronomie du Japon, et de l'Université du Hertfordshire, au Royaume-Uni, a exploré la région proche de l'objet Becklin-Neugebauer et analysé comment la lumière infrarouge est affectée par la poussière. Pour ce faire, ils ont pris une image en lumière polarisée de l'objet à une longueur d'onde de 1,6 micromètre (la bande H de la lumière infrarouge). Les images de la luminosité de l'objet montrent simplement une distribution circulaire de la lumière. Cependant, une image de la polarisation de la lumière montre une forme de papillon qui révèle des détails indétectables en regardant uniquement la distribution de la luminosité. Pour comprendre l'environnement autour de l'étoile et ce que la forme du papillon implique, les astronomes ont créé un modèle informatique de comparaison, ainsi qu'un schéma de la formation des étoiles. Ces modèles montrent que la forme du papillon est la signature d'un disque et d'une structure de sortie près de l'étoile nouveau-née.
Cette découverte est la preuve la plus concrète d'un disque autour d'une jeune étoile massive et montre que des étoiles massives comme l'objet BN (qui est environ sept fois la masse du Soleil) forment la même manière que les étoiles de masse inférieure comme le Soleil.
Il existe deux théories principales pour expliquer la formation d'étoiles massives. Le premier déclare que les étoiles massives sont le résultat de la fusion de plusieurs étoiles de faible masse. Le second dit qu'ils sont formés par effondrement gravitationnel et accrétion de masse au sein des disques circumstellaires. Les étoiles de masse inférieure comme le Soleil se sont probablement formées par la deuxième méthode. La théorie de l'effondrement-accrétion suppose qu'un système a une étoile associée à un écoulement bipolaire, un disque circumstellaire et une enveloppe, contrairement à la théorie de la fusion. La présence ou l'absence de telles structures peut faire la distinction entre les deux scénarios de formation.
Jusqu'à récemment, il y avait peu de preuves observationnelles directes à l'appui de l'une ou l'autre théorie de la formation d'étoiles massives. En effet, contrairement aux étoiles de masse inférieure, les étoiles massives nouvellement formées sont si rares et si loin de nous qu'elles ont été difficiles à observer. Les grands télescopes et l'optique adaptative, qui améliorent considérablement la netteté de l'image, permettent désormais d'observer ces objets avec une clarté sans précédent. La polarimétrie infrarouge haute résolution est un outil particulièrement puissant pour sonder l'environnement caché derrière la lueur brillante d'une étoile massive.
La polarisation - la direction dans laquelle les ondes lumineuses oscillent lorsqu'elles s'écartent d'un objet - est une caractéristique importante du rayonnement. La lumière du soleil n'a pas de direction d'oscillation préférée, mais peut devenir polarisée lorsqu'elle est diffusée par l'atmosphère terrestre ou après réflexion sur la surface de l'eau. Une action similaire se produit dans un nuage circumstellaire autour d'une étoile nouveau-née. L'étoile illumine son environnement: le disque circumstellaire, l'enveloppe et les parois de la cavité formées par les courants d'écoulement. La lumière peut voyager librement dans la cavité et ensuite se refléter sur ses parois. Cette lumière réfléchie devient fortement polarisée. En revanche, le disque et l'enveloppe sont relativement opaques à la lumière. Cela réduit la polarisation de la lumière provenant de ces régions.
Le succès du groupe dans la détection de preuves d'un disque et d'un écoulement autour de l'objet BN par polarimétrie infrarouge haute résolution suggère que la même technique peut être appliquée à d'autres étoiles en formation. Cela permettrait aux astronomes d'obtenir une description observationnelle complète de la formation d'étoiles massives supérieure à dix fois la masse du Soleil.
Source d'origine: communiqué de presse de l'ANOJ
