Vue d'artiste de la vue à grande échelle de FU~Ori. L'image montre les flux sortants produits par l'interaction entre les vents stellaires forts alimentés par l'explosion et l'enveloppe résiduelle à partir de laquelle l'étoile s'est formée. Le vent stellaire provoque un fort choc dans l’enveloppe, et le gaz CO balayé par le choc est ce que la nouvelle ALMA a révélé. Crédit : NSF/NRAO/S. Dagnello
ALMA les observations de FU Orionis révèlent comment l'accrétion gravitationnelle d'un flux de gaz passé provoque une luminosité soudaine chez les jeunes étoiles, mettant ainsi en lumière les processus de formation des étoiles et des planètes.
Un groupe inhabituel d'étoiles de la constellation d'Orion a révélé ses secrets. FU Orionis, un système à double étoile, a attiré l'attention des astronomes pour la première fois en 1936 lorsque l'étoile centrale est soudainement devenue 1 000 fois plus brillante que d'habitude. Ce comportement, attendu de la part d'étoiles mourantes, n'avait jamais été observé chez une jeune étoile comme FU Orionis.
Cet étrange phénomène a inspiré une nouvelle classification des étoiles partageant le même nom (FUor stars). Les étoiles FUor éclatent soudainement, éclatant en luminosité, avant de s'atténuer à nouveau plusieurs années plus tard.
Il est désormais compris que cet éclaircissement est dû au fait que les étoiles absorbent l’énergie de leur environnement via l’accrétion gravitationnelle, la principale force qui façonne les étoiles et les planètes. Cependant, comment et pourquoi cela se produit est resté un mystère jusqu'à présent, grâce aux astronomes utilisant le réseau Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).
Observations révolutionnaires avec ALMA
« FU Ori dévore de la matière depuis près de 100 ans pour maintenir son éruption. Nous avons enfin trouvé une réponse à la manière dont ces jeunes étoiles éclatantes reconstituent leur masse », explique Antonio Hales, directeur adjoint du centre régional nord-américain ALMA, scientifique à l'Observatoire national de radioastronomie et auteur principal de cette recherche, publiée le 29 avril. dans le Journal d'astrophysique. « Pour la première fois, nous disposons de preuves observationnelles directes de la matière alimentant les éruptions. »
Zoomez sur le système binaire FU Ori et le streamer d'accrétion récemment découvert. Cette vue d'artiste montre le streamer nouvellement découvert alimentant constamment la masse de l'enveloppe dans le système binaire. Crédit : NSF/NRAO/S. Dagnello
Les observations d'ALMA ont révélé un long et mince courant de monoxyde de carbone tombant sur FU Orionis. Ce gaz ne semblait pas contenir suffisamment de carburant pour alimenter l'explosion actuelle. Au lieu de cela, on pense que cette banderole d’accrétion est un vestige d’une caractéristique précédente, beaucoup plus grande, tombée dans ce jeune système stellaire.
« Il est possible que l'interaction avec un flux de gaz plus important dans le passé ait rendu le système instable et déclenché une augmentation de la luminosité », explique Hales.
Progrès dans la compréhension de la formation stellaire
Les astronomes ont utilisé plusieurs configurations d'antennes ALMA pour capturer les différents types d'émissions provenant de FU Orionis et détecter le flux de masse dans le système stellaire. Ils ont également combiné de nouvelles méthodes numériques pour modéliser le débit massique sous la forme d'une flûte d'accrétion et estimer ses propriétés.
« Nous avons comparé la forme et la vitesse de la structure observée à celles attendues d'une traînée de gaz entrant, et les chiffres étaient logiques », explique Aashish Gupta, titulaire d'un doctorat. candidat à l'Observatoire européen austral (ESO), et co-auteur de ces travaux, qui a développé les méthodes utilisées pour modéliser le streamer d'accrétion.
Zoomez sur le système binaire FU Ori et le streamer d'accrétion récemment découvert. Cette vue d'artiste montre le streamer nouvellement découvert alimentant constamment la masse de l'enveloppe dans le système binaire. Crédit : NSF/NRAO/S. Dagnello
« La gamme d’échelles angulaires que nous pouvons explorer avec un seul instrument est vraiment remarquable. ALMA nous donne une vue complète de la dynamique de la formation des étoiles et des planètes, depuis les grands nuages moléculaires dans lesquels naissent des centaines d'étoiles jusqu'aux échelles plus familières des systèmes solaires », ajoute Sebastián Pérez de l'Université de Santiago du Chili (USACH). ), directeur du Millennium Nucleus on Young Exoplanets and their Moons (YEMS) au Chili, et co-auteur de cette recherche.
Ces observations ont également révélé une sortie de monoxyde de carbone à déplacement lent de FU Orionis. Ce gaz n'est pas associé à l'explosion la plus récente. Au lieu de cela, il est similaire aux sorties observées autour d’autres objets protostellaires.
Hales ajoute : « En comprenant comment sont fabriquées ces étoiles FUor particulières, nous confirmons ce que nous savons sur la formation des différentes étoiles et planètes. Nous pensons que toutes les étoiles subissent des explosions. Ces explosions sont importantes car elles affectent la composition chimique des disques d’accrétion autour des étoiles naissantes et des planètes qu’elles finissent par former.
« Nous étudions FU Orionis depuis les premières observations d'ALMA en 2012 », ajoute Hales. C'est fascinant d'avoir enfin des réponses.
