Une nouvelle étude suggère que cet amas d'étoiles extrêmement dense retarde la formation de la planète

En utilisant le télescope spatial Hubble, les chercheurs ont mené une étude pionnière de 3 ans sur l'amas de jeunes étoiles dense et massif Westerlund 2. Dans ce processus, découvrant que des nuages ​​denses de poussière relativement fraîche sont curieusement absents du matériau autour des étoiles de l'amas.

Comme ces nuages ​​denses sont les germes de planètes qui se forment au cours de millions d'années, la formation de la planète est donc retardée dans ces régions. Les astronomes pensent que cette pénurie de disques de poussière et de gaz denses est le résultat de l'érosion et de la dispersion des étoiles les plus massives et les plus puissantes de l'amas autour de leurs petites étoiles voisines.

L'étude, publiée en The Astrophysical Journal marque la première fois que les scientifiques étudient les conditions dans les amas d'étoiles denses pour évaluer leur adéquation à la formation des planètes. Il répond également à la longue question de savoir pourquoi il n'y a pas de planètes autour des étoiles dans les amas globulaires – les groupes d'étoiles les plus riches et les plus anciens de la Voie lactée.

«La plupart des étoiles de notre Galaxie sont nées dans des régions de formation d'étoiles modestes , mais dans le premier univers et dans les galaxies en interaction, nous trouvons d'énormes amas d'étoiles jeunes, qui hébergent des étoiles cent fois plus massives que le soleil. Ces systèmes sont extrêmement éloignés de nous et ils ont des points lumineux », explique Elena Sabbi, auteure principale du Space Telescope Science Institute (STScI) à Baltimore, aux États-Unis. "Dans la Voie lactée, il n'y a que quelques amas avec des caractéristiques similaires, et heureusement pour nous, ils sont suffisamment proches pour qu'en utilisant un télescope aussi puissant que Hubble, nous pouvons voir les étoiles individuelles qui forment l'amas.

Ces systèmes rares sont pour nous des mines d'or pour tester notre compréhension de la façon dont les étoiles se formaient dans le premier univers.

L'équipe a découvert qu'environ 5000 étoiles à Westerlund 2 avec des masses variant de 0,1 à 5 fois la masse du Soleil, 1500 affichent des fluctuations dramatiques en luminosité. Ceci est généralement considéré comme le résultat de la présence de grandes structures poussiéreuses et de planétésimaux bloquant temporairement une partie de la lumière des étoiles, provoquant ainsi des fluctuations de luminosité pendant leur orbite.

Hubble n'a détecté que cette signature révélatrice de poussière autour des étoiles en dehors de la région centrale. Ils n'ont pas détecté ces baisses de luminosité dans les étoiles résidant à moins de quatre années-lumière du centre.

«Westerlund 2 nous donne de bien meilleures statistiques sur la façon dont la masse affecte l'évolution des étoiles, à quelle vitesse elles évoluent, et nous voyons l'évolution des disques stellaires et l'importance de la rétroaction stellaire dans la modification des propriétés de ces systèmes », explique Sabbi. «Nous pouvons utiliser toutes ces informations pour informer les modèles de formation des planètes et d'évolution stellaire.»

[Lire: Ce que cette immense galaxie à disque rotatif nous dit sur notre premier univers ]

Etudier la variation les étoiles changent avec le temps

Des études dans le domaine temporel comme celle-ci fournissent un examen de la façon dont la luminosité d'un objet astronomique varie avec le temps en utilisant des images acquises sur une longue période.

«La plupart des étoiles ne montrent pas de changements significatifs pour des millions voire des milliards d'années, mais certaines – les étoiles variables – changent de luminosité tous les quelques jours ou mois », explique Sabbi. "Dans certains cas, ces changements réapparaissent avec une cadence régulière, dans d'autres, ils sont complètement inattendus." Sabbi poursuit en expliquant que l'étude de la façon dont la luminosité d'une étoile change au fil du temps donne aux chercheurs un indice sur la cause de ces variations.

De nombreuses études antérieures dans le domaine temporel ont visé à examiner les propriétés des étoiles au cours de leur évolution initiale, mais ont

L'équipe a inversé la tendance en attirant l'attention de la caméra grand champ 3 du télescope spatial Hubble sur Westerlund 2 – un amas géant d'environ 3000 étoiles, dont certaines dont les astronomes massifs les plus chauds et les plus brillants sont au courant. L'amas compact de jeunes étoiles situé à 20 000 années-lumière est l'un des rares amas massifs de la Voie lactée.

«Westerlund 2 est l'un des jeunes amas les plus massifs de la Voie lactée. Des systèmes comme Westerlund 2 sont très rares dans la Voie Lactée, mais sont très courants dans les galaxies en interaction comme les galaxies d'antenne ou à fort décalage vers le rouge », ajoute le chercheur du STScI. "La distance de ces galaxies, cependant, est telle que, même avec Hubble, nous ne pouvons pas étudier le contenu stellaire de leurs amas d'étoiles en détail.

" En ce sens, Westerlund 2 nous offre un aperçu unique de la façon dont les étoiles se forment dans des conditions qui ressemblent à ceux trouvés lorsque l'univers était beaucoup plus jeune. »

En ce qui concerne la formation des planètes, tout est question de localisation

L'équipe d'astronomes a découvert que la distance des étoiles énormes et puissantes est cruciale en ce qui concerne les processus qui les planètes dépendent pour se former. Au centre de cet amas dense, par exemple, les planètes ont du mal à se former parce que c'est là que les étoiles les plus massives et les plus brillantes se rassemblent.

Westerlund 2 abrite au moins 37 étoiles extrêmement massives, avec des masses jusqu'à 100 fois supérieures à celles de le Soleil, l'un des seuls amas de la Voie lactée où se trouvent de si grandes étoiles. Le rayonnement ultraviolet qu'ils soufflent en combinaison avec leurs vents stellaires puissants, agissent presque comme des chalumeaux sculptant les nuages ​​de poussière potentiellement planétaires.

«Ces étoiles évoluent très rapidement et commencent à libérer une énorme quantité d'énergie sous forme de Le rayonnement UV, tandis que les petites étoiles sont toujours entourées de leurs disques circumstellaires », explique Sabbi.

Le rayonnement ultraviolet qu'elles émettent en combinaison avec leurs puissants vents stellaires, agissent presque comme des chalumeaux sculptant les nuages ​​de poussière potentiels de formation de planète à partir de petits voisins

"L'énergie libérée par les étoiles massives peut modifier la composition chimique ou même détruire les grains de poussière dans les disques de leurs petits voisins, inhibant la formation de futures planètes."

Sur la région extérieure de Westerlund 2, cependant, où les étoiles sont plus petites et moins puissantes, l'histoire est très différente. À la périphérie de l'amas dense, l'équipe a découvert que les étoiles étaient entourées de disques de gaz et de poussière contenant des nuages ​​denses formant des planètes, ce qui signifie que les processus de formation de planètes se poursuivent dans ces régions sans relâche.

Sabbi explique ce qui fait de Westerlund 2 le laboratoire idéal pour mener ce type d'investigation: «Les étoiles d'un amas ont des âges et des compositions chimiques similaires. Westerlund 2 est un amas très riche, il nous a donc permis d'étudier des milliers d'étoiles ayant des caractéristiques similaires en même temps.

«Par conséquent, dans Westerlund 2, nous pouvons comparer la façon dont la naissance près ou loin d'étoiles massives peut affecter la

Le fait que Westerlund 2 réside également dans un lieu de reproduction stellaire connu sous le nom de Gum 29 situé à environ 14 000 années-lumière de là dans la constellation de Carina ou The Ship's Keel, en fait également un sujet idéal pour l'étude. Il y a un problème assez important à cela, cependant, la pépinière stellaire est difficile à observer car elle est entourée de poussière et partiellement obscurcie.

C'est là que la caméra grand champ 3 (WFC3) de Hubble entre en jeu.

L'avenir est clair

Sabbia et son équipe se sont tournés vers le télescope spatial Hubble, qui n'est généralement pas utilisé pour les études dans le domaine temporel en raison des dépenses associées à son fonctionnement, pour regarder à travers le nuage de poussière obscurcissant partiellement Westerlund 2. En particulier, il était la résolution impressionnante sur un large champ de vision fournie par WFC3 sur laquelle les astronomes s'appuieraient pour construire leur étude.

"La caméra grand champ 3 est la caméra la plus avancée de Hubble", me dit Sabbi. «Il combine une résolution spatiale élevée, une large plage dynamique et une sensibilité élevée. Ces caractéristiques nous permettent d'étudier des étoiles 10 fois plus petites que notre Soleil, même au centre d'un amas aussi riche que Westerlund 2. »

Avec le lancement imminent du télescope spatial James Webb, Westerlund 2 sera probablement au centre des préoccupations pendant de nombreuses années à venir. «Pour la première fois, nous pourrons étudier avec des détails sans précédent les propriétés des disques circumstellaires autour d'une centaine d'étoiles», explique Sbbi. "Cela nous permettra d'améliorer considérablement nos modèles de formation d'étoiles et de planètes.

" Nous serons également en mesure d'étudier la composition chimique de ces disques pour voir quand et combien d'eau et d'autres types de glace se sont formés. . Ce sont des ingrédients importants pour le développement de la vie sur une planète. "

Et il est très probable que Sabbi et son équipe ont l'intention d'être au cœur de ces enquêtes de suivi.

" Chaque fois que j'ai le privilège pour étudier une formation d'étoiles de région en utilisant Hubble, je suis étonnée par la richesse des détails que nous pouvons voir », s'enthousiasme-t-elle. «Les vents puissants et le rayonnement UV provenant des étoiles massives sculptent ces régions, emportant le nuage de gaz d'origine à partir duquel les étoiles se sont formées. Ce processus crée des paysages incroyables.

Il y a le plaisir de collecter et de déchiffrer tous les indices pour essayer de répondre à la question de savoir comment les étoiles et la planète se forment? Cela fait une grande journée de travail.

Cet article a été initialement publié sur The Cosmic Companion par Robert Lea . Vous pouvez lire cette pièce originale ici .

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