SCIENCES.ENERGIES.ENVIRONNEMENT/LE MONDE SELON LA PHYSIQUE/2020W7P3

Préparez-vous chers lecteurs à la traduction d’un article de PHYSORG/SCIENCE X sur un sujet très couru : la naissance compétitive  des planètes ! struggle for life …EVEN FOR PLANETS !

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How newborn stars prepare for the birth of planets

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Comment les étoiles nouvelles-nées se préparent à la naissance des planètes

par l'Observatoire national de radioastronomie

ALMA et le VLA ont observé plus de 300 protostars et leurs jeunes disques protoplanétaires  prés' d’Orion. Cette image montre un sous-ensemble d'étoiles, dont quelques binaires. Les données ALMA et VLA se complètent mutuellement: ALMA voit la structure du disque externe (visualisée en bleu), et le VLA observe les disques internes et les noyaux étoiles (orange). Crédit: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), J. Tobin; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello

Une équipe internationale d'astronomes a utilisé deux des radiotélescopes les plus puissants du monde pour créer plus de trois cents images de disques formant des planètes autour de très jeunes étoiles dans les nuages ​​d'Orion. Ces images révèlent de nouveaux détails sur les lieux de naissance des planètes et les premiers stades de la formation des étoiles.

La plupart des étoiles de l'univers sont accompagnées de planètes. Ces planètes naissent dans des anneaux de poussière et de gaz, appelés disques protoplanétaires. Même les très jeunes  étoiles   sontv déjà entourées de ces disques. Les astronomes veulent savoir exactement quand ces disques commencent à se former et à quoi ils ressemblent. Mais ces jeunes étoiles sont très faibles et il y a des nuages ​​denses de poussière et de gaz qui les entourent dans les pépinières stellaires. Seuls les réseaux de radiotélescopes très sensibles peuvent repérer les minuscules disques autour de ces étoiles naissantes au milieu des matériaux densément emballés dans ces nuages.

Pour cette nouvelle recherche, les astronomes ont pointé à la fois le très grand tableau Karl G. Jansky de la National Science Foundation (VLA) et le tableau Atacama Large Millimeter / submillimeter (ALMA) vers une région de l'espace où de nombreuses étoiles sont nées: les nuages ​​moléculaires d'Orion. Cette enquête, appelée VLA / ALMA Disque Nascent et Multiplicité (VANDAM), est la plus grande enquête sur les jeunes étoiles et leurs disques à ce jour.

De très jeunes étoiles, également appelées protostars, se forment dans des nuages ​​de gaz et de poussière dans l'espace. La première étape de la formation d'une étoile est lorsque ces nuages ​​denses s'effondrent sous l'effet de la gravité. À mesure que le nuage s'effondre, il commence à tourner, formant un disque aplati autour de la protoétoile. Le matériel du disque continue de nourrir l'étoile et de la faire grandir. À terme, le  c’est   le matériau restant sur le disque  qui devrait former des planètes.

De nombreux aspects de ces premières étapes de la formation des étoiles et de la forme du disque ne sont toujours pas clairs. Mais cette nouvelle étude fournit des indices manquants alors que le VLA et l'ALMA scrutaient les nuages ​​denses et observaient des centaines de protostars et leurs disques à divers stades de leur formation.

"Cette enquête a révélé la masse et la taille moyennes de ces très jeunes disques protoplanétaires", a déclaré John Tobin de l'Observatoire national de radioastronomie (NRAO) à Charlottesville, en Virginie, et chef de l'équipe d'enquête. "Nous pouvons maintenant les comparer à des disques plus anciens qui ont également été étudiés de manière intensive avec ALMA."

Ce que Tobin et son équipe ont découvert, c'est que les très jeunes disques peuvent être de taille similaire, mais sont en moyenne beaucoup plus massifs que les disques plus anciens. "Quand une étoile grandit, elle ronge de plus en plus de matière du disque. Cela signifie que les disques plus jeunes ont beaucoup plus de matière première à partir de laquelle des planètes pourraient se former. Des planètes probablement plus grosses commencent déjà à se former autour de très jeunes étoiles."

Parmi des centaines d'images d'enquête, quatre protostars semblaient différents des autres et ont attiré l'attention des scientifiques. "Ces étoiles nouveau-nées avaient l'air très irrégulières et ternes", a déclaré Nicole Karnath, membre de l'équipe de l'Université de Toledo, Ohio (maintenant au SOFIA Science Center). "Nous pensons qu'ils sont à l'un des premiers stades de formation des étoiles et que certains ne se sont peut-être même pas encore transformés en proto-étoiles."

Le schéma montre une voie proposée (rangée du haut) pour la formation de proto-étoiles, basée sur quatre très jeunes proto-étoiles (rangée du bas) observées par VLA (orange) et ALMA (bleu). L'étape 1 représente le fragment de gaz et de poussière qui s'effondre. À l'étape 2, une région opaque commence à se former dans le nuage. À l'étape 3, un noyau hydrostatique commence à se former en raison d'une augmentation de la pression et de la température, entouré d'une structure en forme de disque et du début d'un écoulement. L'étape 4 décrit la formation d'une protoétoile de classe 0 à l'intérieur de la région opaque, qui peut avoir un disque supporté en rotation et des débits sortants plus bien définis. L'étape 5 est une protostar de classe 0 typique avec des sorties qui ont traversé l'enveloppe (la rendant optiquement visible), un disque à accrétion active et supporté en rotation. Dans la rangée du bas, les contours blancs sont les sorties protostar comme on le voit avec ALMA. Crédit: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), N. Karnath; NRAO / AUI / NSF, B. Saxton et S. Dagnello

Il est spécial que les scientifiques aient trouvé quatre de ces objets. "Nous trouvons rarement plus d'un tel objet irrégulier dans une observation", a ajouté Karnath, qui a utilisé ces quatre étoiles infantiles pour proposer une voie schématique pour les premiers stades de la formation des étoiles. "Nous ne savons pas exactement quel âge ils ont, mais ils ont probablement moins de dix mille ans."

Pour être définies comme une protoétoile typique (classe 0), les étoiles doivent non seulement avoir un disque rotatif aplati qui les entoure, mais également un écoulement - répandant du matériel dans des directions opposées - qui efface le nuage dense entourant les étoiles et les rend optiquement visibles. Cette sortie est importante, car elle empêche les étoiles de tourner hors de contrôle pendant leur croissance. Mais qsavoir quand exactement ces débits commencent à se produire, c'est une question ouverte en astronomie.

L'une des étoiles infantiles de cette étude, appelée HOPS 404, a un débit sortant de seulement deux kilomètres (1,2 miles) par seconde (un flux protostar-outflow typique de 10-100 km / s ou 6-62 miles / s). "C'est un grand soleil gonflé qui continue de rassembler beaucoup de masse, mais vient de commencer son écoulement pour perdre son élan angulaire afin de pouvoir continuer à grandir", a expliqué Karnath. "Il s'agit de l'un des plus petits débits sortants que nous ayons vus et il soutient notre théorie de ce à quoi ressemble la première étape de la formation d'une protoétoile."

La résolution et la sensibilité exquises fournies par ALMA et le VLA ont été cruciales pour comprendre les régions externes et internes des protostars et de leurs disques dans cette enquête. Alors qu'ALMA peut examiner en détail le matériau poussiéreux dense autour des protostars, les images du VLA faites à des longueurs d'onde plus longues étaient essentielles pour comprendre les structures internes des plus jeunes protostars à des échelles plus petites que notre système solaire.

"L'utilisation combinée d'ALMA et de VLA nous a donné le meilleur des deux mondes", a déclaré Tobin. "Grâce à ces télescopes, nous commençons à comprendre comment commence la formation des planètes."

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More information: John J. Tobin et al, The VLA/ALMA Nascent Disk and Multiplicity (VANDAM) Survey of Orion Protostars. II. A Statistical Characterization of Class 0 and Class I Protostellar Disks, The Astrophysical Journal (2020). DOI: 10.3847/1538-4357/ab6f64

N. Karnath et al. Detection of Irregular, Submillimeter Opaque Structures in the Orion Molecular Clouds: Protostars within 10,000 yr of Formation?, The Astrophysical Journal (2020). DOI: 10.3847/1538-4357/ab659e

Journal information: Astrophysical Journal

Provided by National Radio Astronomy Observatory

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Mes commentaires

j’avoue que j’imaginais mal qu’u un disque protoplanétaire soit le  résultait d’une telle compétition entre un embryon d Etoile centrale qui cherche s se former et grossir  et  tout le restant du disque qui continue de tourner chaotiquement    , avec des collections permanentes de chocs et des mini-micron planètes  ....Là où j’aimerais en savoir davantage  c est  s il existe une lo sorte  de i " empirique"  qui met par exemple  les planètes gazeuses loin et les planètes rocheuse plus près de la jeune étoile

 je présume qu il y a des lois cinétiques statistiques  qui pourraient être dégagées