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Un disque de matière observé autour d’une étoile d’une autre galaxie

Illustration artistique du système HH 1177.

Le système HH 1177 situé dans le Grand Nuage de Magellan, une galaxie voisine de la nôtre. (Illustration artistique)

Photo : ESO/M. Kornmesser

Pour la première fois, un disque de matière semblable à ceux à partir desquels se forment les planètes dans notre Voie lactée a été détecté autour d'une jeune étoile du Grand Nuage de Magellan, une galaxie voisine.

Les observations réalisées par le télescope ALMA (grand réseau millimétrique/submillimétrique de l'Atacama) situé au Chili révèlent l'existence d'une jeune étoile massive qui croît et accrète la matière de son environnement, formant ainsi un disque en rotation.

Le disque et le jet dans le jeune système stellaire HH 1177 vus avec MUSE et ALMA.

Le disque et le jet dans le jeune système stellaire HH 1177 vus avec MUSE et ALMA.

Photo : ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A. McLeod et al.

Les disques d'accrétion jouent un rôle essentiel dans la formation des étoiles et des planètes dans la Voie lactée. Par exemple, la Terre et les planètes de notre système solaire sont nées à partir de roches et de poussières qui se trouvaient en orbite autour du Soleil.

Quand j'ai vu pour la première fois les preuves d'une structure en rotation dans les données d'ALMA, je ne pouvais pas croire que nous avions détecté le premier disque d'accrétion extragalactique. C'était un moment extraordinaire, s’est réjouie l’astrophysicienne Anna McLeod, professeure à l'Université de Durham et auteure principale de l'article publié dans la revue Nature (Nouvelle fenêtre) (en anglais).

Illustration artistique montrant une étoile naissante entourée d'un disque dans lequel des planètes se forment.

Illustration artistique montrant une étoile naissante entourée d'un disque dans lequel des planètes se forment.

Photo : ESO/L. Calçada

Notre voisinage galactique

  • La Voie lactée appartient à un ensemble de cinquante galaxies rapprochées qui forment le Groupe local.
  • Andromède se trouve à 2,55 millions d’années-lumière du Soleil. C’est la galaxie spirale la plus proche de la Voie lactée.
  • Des galaxies naines se trouvent toutefois plus proches, dans notre voisinage. La galaxie du Grand Chien et située à 25 000 années-lumière, la galaxie du Sagittaire se trouve à 80 000 années-lumière, et le Grand Nuage de Magellan et le Petit Nuage de Magellan se trouvent à 160 000 et 210 000 années-lumière de notre galaxie.

Un système en formation

En 2019, l'instrument MUSE installé sur le Très Grand Télescope de l'Observatoire européen austral également installé au Chili avait permis de détecter une région du Grand Nuage de Magellan peuplée d'étoiles nouvellement formées.

Image composite couleur de la région du Grand Nuage de Magellan peuplée d’étoiles nouvellement formées.

Image composite couleur de la région du Grand Nuage de Magellan peuplée d’étoiles nouvellement formées.

Photo : ESO/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgment: Davide De Martin

À l’époque, MUSE a aussi détecté un jet issu d’une étoile massive naissante dotée d’une masse 12 fois supérieure à celle du Soleil. Ce jet, qui s’étend sur près de 33 années-lumière, a été baptisé HH 1177. Il est non seulement le tout premier de ce type observé en lumière visible à l’extérieur de la Voie lactée, mais également l’un des plus longs jets observés à ce jour.

Les présents travaux ont été menés à la suite de ceux qui ont été réalisés en 2019. Leurs auteurs ont voulu vérifier si le jet était associé à la présence d'un disque d'accrétion. Pour arriver à l'établir, les scientifiques ont dû mesurer le mouvement du gaz dense autour de l'étoile.

La fréquence de la lumière change en fonction de la vitesse à laquelle le gaz émettant la lumière se rapproche ou s'éloigne de nous, affirme l’astrophysicien britannique Jonathan Henshaw, de l’Université John Moores de Liverpool et coauteur de l'étude.

C'est exactement le même phénomène qui se produit lorsque la tonalité d'une sirène d'ambulance change à mesure qu'elle passe devant vous et que la fréquence du son passe d'un niveau plus élevé à un niveau plus bas.

Une citation de Jonathan Henshaw, Université John Moores

Grâce aux mesures de fréquences détaillées réalisées par ALMA, les chercheurs ont pu distinguer la rotation caractéristique d'un disque confirmant la détection du premier disque autour d'une jeune étoile extragalactique.

Des étoiles massives

Pour être catégorisée comme massive, une étoile doit présenter une masse qui dépasse d’environ huit fois celle du Soleil. Ces étoiles se forment beaucoup plus rapidement et vivent beaucoup moins longtemps que les étoiles de faible masse comme notre Soleil, notent les chercheurs.

Leur observation est souvent rendue difficile puisqu’elles baignent dans la matière poussiéreuse à partir de laquelle elles se développent, mais aussi à partir de laquelle se forment les disques qui donnent naissance aux planètes.

Dans le cas du Grand Nuage de Magellan, la matière à partir de laquelle naissent les nouvelles étoiles est fondamentalement différente de celle de la Voie lactée. Grâce à sa faible teneur en poussière, HH 1177 n'est plus enveloppée dans son cocon natal, offrant aux astronomes une vue dégagée, bien que lointaine, de la formation des étoiles et des planètes.

Une citation de Auteurs dans un communiqué

Pouvoir étudier la formation des étoiles à des distances aussi incroyables et dans une galaxie différente est très passionnant, se réjouit Anna McLeod.

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