Le complexe de formation d’étoiles d’Ophiuchus est un complexe de nuages interstellaires, de nébuleuses et de noyaux préstellaires dans la constellation d’Ophiuchus. À une distance estimée à 427 années-lumière, c’est l’une des régions de formation d’étoiles les plus proches de notre système solaire. Une nouvelle étude du complexe montre comment notre système solaire s’est peut-être enrichi d’éléments radioactifs à courte durée de vie. Les preuves de ce processus d’enrichissement existent depuis les années 1970, lorsque les scientifiques étudiant certaines inclusions minérales dans les météorites ont conclu qu’il s’agissait de vestiges primitifs du système solaire naissant et qu’ils contenaient les produits de désintégration de radionucléides à courte durée de vie. Ces éléments radioactifs pourraient avoir été soufflés sur le système solaire naissant par une supernova voisine ou par les forts vents stellaires d’un type d’étoile massive connue sous le nom d’étoile Wolf-Rayet.
Des observations multi-longueurs d’onde de la région de formation d’étoiles d’Ophiuchus révèlent des interactions entre des nuages de gaz de formation d’étoiles et des radionucléides produits dans un amas voisin de jeunes étoiles. L’image du haut (a) montre la distribution de l’aluminium-26 en rouge, tracée par les émissions de rayons gamma. La case centrale représente la zone couverte dans l’image en bas à gauche (b), qui montre la distribution des protoétoiles dans les nuages d’Ophiuchus sous forme de points rouges. La zone dans la boîte est montrée dans l’image en bas à droite (c), une image composite couleur proche infrarouge profond du nuage L1688, contenant de nombreux noyaux de gaz dense préstellaire bien connus avec des disques et des protoétoiles. Crédit image : Forbes et al., doi: 10.1038/s41550-021-01442-9.
“Notre système solaire s’est très probablement formé dans un nuage moléculaire géant avec un jeune amas stellaire, et un ou plusieurs événements de supernova de certaines étoiles massives de cet amas ont contaminé le gaz qui s’est transformé en Soleil et son système planétaire”, a déclaré le professeur Douglas. Lin, chercheur au Département d’astronomie et d’astrophysique de l’Université de Californie à Santa Cruz et à l’Institute for Advanced Studies de l’Université Tsinghua.
“Bien que ce scénario ait été suggéré dans le passé, la force de notre article est d’utiliser des observations multi-longueurs d’onde et une analyse statistique sophistiquée pour en déduire une mesure quantitative de la vraisemblance du modèle.”
Le complexe de formation d’étoiles d’Ophiuchus contient de nombreux noyaux protostellaires denses à divers stades de la formation des étoiles et du développement du disque protoplanétaire, représentant les premières étapes de la formation d’un système planétaire.
En combinant des données d’imagerie dans des longueurs d’onde allant du millimètre aux rayons gamma, les astronomes ont pu visualiser un flux d’aluminium-26 de l’amas d’étoiles voisin vers le complexe d’Ophiuchus.
“Le processus d’enrichissement que nous observons à Ophiuchus est cohérent avec ce qui s’est passé lors de la formation du système solaire il y a 5 milliards d’années”, a déclaré le Dr John Forbes, chercheur au Center for Computational Astrophysics du Flatiron Institute.
« Une fois que nous avons vu ce bel exemple de la façon dont le processus pourrait se produire, nous avons essayé de modéliser l’amas d’étoiles à proximité qui a produit les radionucléides que nous voyons aujourd’hui dans les rayons gamma. »
Les chercheurs ont développé un modèle qui tient compte de chaque étoile massive qui aurait pu exister dans cette région, y compris sa masse, son âge et sa probabilité d’exploser en tant que supernova, et intègre les rendements potentiels d’aluminium-26 des vents stellaires et des supernovae.
Le modèle a permis à l’équipe de déterminer les probabilités de différents scénarios de production d’aluminium-26 observés aujourd’hui.
“Nous avons maintenant suffisamment d’informations pour dire qu’il y a 59% de chances que cela soit dû aux supernovae et 68% de chances que cela provienne de plusieurs sources et non d’une seule supernova”, a déclaré le Dr Forbes.
“Ce type d’analyse statistique attribue des probabilités aux scénarios que les astronomes débattent depuis 50 ans”, a ajouté le professeur Lin.
“C’est la nouvelle direction de l’astronomie, pour quantifier la probabilité.”
Les résultats montrent également que la quantité de radionucléides à courte durée de vie incorporés dans les systèmes stellaires nouvellement formés peut varier considérablement.
“De nombreux nouveaux systèmes stellaires naîtront avec des abondances d’aluminium-26 conformes à notre système solaire, mais la variation est énorme – plusieurs ordres de grandeur”, a déclaré le Dr Forbes.
« Cela est important pour l’évolution précoce des systèmes planétaires, car l’aluminium-26 est la principale source de chaleur précoce. Plus d’aluminium-26 signifie probablement des planètes plus sèches.
Les résultats paraissent dans le journal Astronomie de la nature.
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JC Forbes et al. Un analogue de la formation du système solaire dans le complexe de formation d’étoiles Ophiuchus. Nat Astron, publié en ligne le 16 août 2021 ; doi: 10.1038/s41550-021-01442-9
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