Les astronomes ont acquis un aperçu de la formation d'étoiles en capturant la première détection résolue spatialement des sorties et des jets protostellaires dans la région extérieure de la Voie lactée.
La recherche est publiée dans Le journal astrophysique.
La découverte, faite à l'aide du grand réseau de millimètres / submillimétriques (Alma), a révélé que bien que la physique fondamentale de la formation d'étoiles reste la même dans différents environnements galactiques, une chimie ou une composition de poussière différente est observée dans la source de galaxie externe.
La recherche s'est concentrée sur la source protostellaire SH 2-283-1A SMM1, située à environ 7,9 kiloparsecs (26 000 années-lumière) du soleil et 15,7 kiloparsecs (51 000 années-lumière) du centre galactique.
Cette région de galaxie externe ne contient qu'environ un tiers des éléments lourds trouvés près du soleil. Ces environnements à faible métallicité ressemblent à ceux de la manière laiteuse précoce, faisant du site un laboratoire naturel rare pour comprendre le processus de formation des étoiles dans des environnements primitifs.
Les observations d'ALMA ont révélé un système bipolaire frappant: des jets étroits de gaz à grande vitesse qui coule loin de la protostar, entourés de sorties plus larges et plus lentes. Cette étude a suivi le gaz se déplaçant vers et loin de la Terre en utilisant des contours bleus et rouges, respectivement.
L'analyse de la structure de vitesse a révélé que les jets sont épisodiques plutôt que continus. Au lieu d'un flux constant, le protostar subit des éclats d'éjection de masse récurrents tous les 900 à 4 000 ans. Ce rythme d'arrêt et de démarrage régule la croissance des étoiles, lui permettant d'accréter du matériel de son disque tout en expulsant une masse excessive et un moment angulaire.
Bien que des éjections épisodiques aient été observées dans les régions de formation d'étoiles voisines, cette étude a signalé une telle activité dans une source à plus de 15 kiloparsecs du centre galactique pour la première fois.
« En résolvant des jets et des sorties dans une protostar jusqu'à présent dans la galaxie, nous pouvons voir que la même physique façonnant des étoiles près du soleil opère également dans des environnements basse métallicité. Cette découverte débloque une occasion unique de faire progresser fondamentalement notre compréhension de la façon dont les stars sont nées dans divers environnements cosmiques », a déclaré le leader de l'auteur Toki Ikeda de l'Université Niigata.
La chimie des Jets reflète leur environnement inhabituel. Les mesures du monoxyde de carbone (CO) et du monoxyde de silicium (SiO) montrent que le rapport N (SiO) / N (CO) apparaît plus bas dans le noyau protostellaire galaxy externe que dans les sources comparables dans la galaxie intérieure.
Cela suggère que la chimie des chocs ou les propriétés de poussière diffèrent dans la galaxie externe, où les éléments lourds sont rares. La découverte renforce que la physique de la formation des étoiles est universelle, tandis que la chimie varie en fonction des conditions locales.
Une analyse plus approfondie a classé SH 2-283-1A SMM1 comme noyau chaud, c'est-à-dire une région compacte, chaude et chimiquement riche entourant une étoile de formation. Cela ne marque que la deuxième détection d'un noyau chaud dans la galaxie extérieure, mettant en évidence la rareté de telles régions chimiquement complexes jusqu'à présent du centre galactique.
L'équipe estime en outre la luminosité du protostar à environ 6 700 fois celle du soleil, la plaçant dans la catégorie intermédiaire à haut-mass.
« Trouver une structure de jet aussi propre dans la galaxie extérieure était inattendue », a déclaré Takashi Shimonishi, co-auteur de l'Université Niigata. « Encore plus excitant, la protostar s'est avérée héberger des molécules organiques complexes, ouvrant de nouvelles opportunités pour étudier la formation d'étoiles dans des environnements plus primitifs du point de vue physique et chimique. »
Au-delà de SH 2-283-1A SMM1, Alma a également détecté des sorties moléculaires de quatre protostars supplémentaires dans la galaxie externe, confirmant que la formation d'étoiles dans ces régions éloignées est à la fois active et répandue.
Ces résultats ont de grandes implications pour l'astrophysique. En résolvant les jets et les sorties d'un protostar dans un environnement basse métallicité, l'étude confirme que le plan du plan pour la formation d'étoiles se tient à travers la voie lactée, quelle que soit la composition chimique. De plus, les signatures chimiques distinctes des sorties offrent un aperçu de diverses conditions qui ont façonné les premières générations d'étoiles.
La percée souligne la capacité d'Alma à prolonger la frontière des études de formation d'étoiles. Jusqu'à présent, les études résolues sur les jets moléculaires protostellaires étaient limités aux objets à seulement quelques milliers d'années-lumière. En étendant cette capacité à la galaxie extérieure, les astronomes peuvent désormais tester si les modèles développés dans les régions de formation d'étoiles à proximité s'appliquent dans toute la galaxie.
Pour l'avenir, l'équipe prévoit d'étendre son enquête à des protostars extérieurs supplémentaires. Des enquêtes plus larges pourraient révéler si les cycles d'éjection épisodique varient en fonction de la métallicité et si les molécules comme le SIO se comportent différemment à l'autre des environnements. Ces efforts renforceront la façon dont les étoiles et les systèmes planétaires émergeront dans les divers paysages chimiques de la Voie lactée.
En capturant les premiers jets résolus dans SH 2-283-1A SMM1, en identifiant leur nature épisodique et en confirmant la source comme un noyau chaud rare, cette étude plie la formation d'étoiles d'aujourd'hui avec les processus qui ont façonné le premier univers.
Cela montre que si la chimie change avec l'environnement, la physique de la naissance stellaire est une constante, c'est-à-dire reliant la périphérie de la voie lactée et le passé ancien de l'univers.
