Des astronomes détectent pour la première fois un phénomène clé de la formation des étoiles

Les étoiles ne naissent pas du jour au lendemain. Avant de briller dans le ciel, elles se forment dans l'obscurité, au cœur d'immenses nuages de gaz et de poussière extrêmement froids où la matière se concentre progressivement jusqu'à donner naissance à une nouvelle étoile.

Mais les mécanismes qui déclenchent réellement ce processus restent encore difficiles à observer. Des chercheurs viennent justement de réaliser une avancée importante dans ce domaine.

Un équilibre crucial entre la gravité et les champs magnétiques

Ils ont détecté pour la première fois un phénomène appelé « diffusion ambipolaire » au sein d'un cœur pré-stellaire, une région d'un nuage de gaz et de poussière susceptible de donner naissance à une étoile.

Ces régions constituent donc l'une des premières étapes de la formation des étoiles. La gravité y attire progressivement la matière vers le centre. Mais elle doit aussi composer avec les champs magnétiques qui peuvent ralentir, voire retarder, l'effondrement du nuage.

Cet équilibre est important. Si le champ magnétique reste suffisamment fort, un noyau peut persister sans former d'étoile. Si le champ s'affaiblit, la gravité peut prendre le dessus et comprimer la matière jusqu'à l'émergence d'une proto-étoile.

Comme le dit Doris Arzoumanian, auteure principale de l'étude, « nous voulions comprendre comment les noyaux pré-stellaires réduisent l'intensité de leur champ magnétique ».

Une différence de vitesse presque imperceptible pourrait tout expliquer

Pour y parvenir, les chercheurs se sont intéressés à L1544, un cœur pré-stellaire situé dans le nuage moléculaire du Taureau. Relativement proche de la Terre, cette région constitue un véritable laboratoire naturel pour étudier les premières étapes de la formation des étoiles.

Les chercheurs ont utilisé le radiotélescope de 30 mètres de l'IRAM pour analyser les mouvements de la matière au sein de L1544. Les observations ont révélé un léger décalage dans la vitesse de certaines molécules.

Aussi infime soit-elle, cette différence pourrait témoigner d'un changement crucial dans l'interaction de la matière avec le champ magnétique. À mesure que L1544 devient plus dense, les rayonnements ionisants pénètrent de moins en moins jusqu'en son cœur.

La quantité de particules chargées diminue alors progressivement et la matière neutre devient moins dépendante du champ magnétique. Sous l'effet de la gravité, cette matière peut donc se déplacer plus rapidement vers le centre tandis que les particules chargées restent davantage liées au champ magnétique.

Un phénomène théorique enfin observé

C'est ce léger décalage de vitesse que les chercheurs considèrent comme une preuve de la diffusion ambipolaire. « Jusqu'à présent, observer ce phénomène au sein d'un cœur pré-stellaire représentait un défi majeur », précise Doris Arzoumanian.

La diffusion ambipolaire occupe depuis longtemps une place importante dans les modèles théoriques de formation des étoiles, mais c'est bien la première fois que les astronomes sont parvenus à la détecter au sein d'un cœur pré-stellaire.

Les chercheurs souhaitent désormais observer d'autres cœurs pré-stellaires afin de déterminer si le même phénomène s'y produit. Des observations plus précises pourraient aussi permettre de mieux comprendre l'évolution de la diffusion ambipolaire au cours de la formation d'une étoile.

Source : Astronomy & Astrophysics