Les astronomes utilisant le très grand réseau de NSF (VLA) ont repéré l’énorme flux de gaz près de HW2 – une protostar massive située à 2 283 années-lumière dans la région de formation d’étoiles Cepheus A – qui permet une croissance rapide de la protostar.
Le grand réservoir de gaz interstellaire nécessaire pour construire une étoile massive, des dizaines de fois plus massive que notre soleil, s’accumule sur de larges régions de l’ordre d’un parsec (3,26 années-lumière).
Mais, ce n’est que dans des régions circonsellaires aussi importantes que quelques centaines de fois une unité astronomique (UA) que le gaz sera finalement collecté pour s’accréter sur une petite protostar, avec un diamètre d’environ un million de kilomètres seulement.
La résolution des propriétés du flux de gaz, car elle coule dans les centaines intérieures de l’UA d’une très jeune étoile, a longtemps été un défi d’observation, en particulier pour les étoiles les plus massives qui se trouvent bien plus loin de la Terre que les étoiles de type solaire.
« Nos observations fournissent une preuve directe que les étoiles massives peuvent se former par une accrétion médiée par le disque jusqu’à des dizaines de masses solaires », a déclaré le Dr Alberto Sanna, astronome à l’INAF et le Max-Planck-Institut Für RadioStronomie.
«La sensibilité radio sans précédent de VLA nous a permis de résoudre les fonctionnalités sur les échelles de l’ordre de 100 UA uniquement, offrant des informations sans précédent sur ce processus.»
Cepheus A est le deuxième site de formation d’étoiles le plus proche où les jeunes stars massives de dix et plus de masses solaires naissent, ce qui en fait un laboratoire idéal pour étudier ces processus difficiles.
Le Dr Sanna et ses collègues ont utilisé l’ammoniac, une molécule couramment trouvée dans les nuages de gaz interstellaires et largement utilisés industriellement sur Terre, comme traceur pour cartographier la dynamique des gaz autour de l’étoile.
Les observations de VLA ont révélé un cycle dense de gaz d’ammoniac chaud couvrant des rayons de 200 à 700 au autour de HW2.
Cette structure a été identifiée comme faisant partie d’un disque d’accrétion – une caractéristique clé des théories de la formation des étoiles.
Les astronomes ont constaté que le gaz dans ce disque s’effondre à l’intérieur et tourne autour de la jeune étoile.
Remarquablement, le taux d’infall de matériau sur HW2 a été mesuré à deux millièmes de masse solaire par an – l’un des taux les plus élevés jamais observés pour une étoile massive formant.
Ces résultats confirment que les disques d’accrétion peuvent maintenir des taux de transfert de masse aussi extrêmes même lorsque l’étoile centrale a déjà atteint 16 fois la masse de notre Soleil.
Les chercheurs ont également comparé leurs observations avec des simulations de pointe de la formation massive d’étoiles.
« Les résultats sont étroitement alignés sur les prédictions théoriques, montrant que le gaz d’ammoniac près de HW2 s’effondre presque à des vitesses de chute libre tout en faisant tourner à des vitesses sous-képlériennes – un équilibre dicté par la gravité et les forces centrifuges », a déclaré le professeur André Oliva, un astronome à l’Université de Genève et au Space Research Center (Cinespa) à l’Université de Costa Rica.
Fait intéressant, les scientifiques ont découvert des asymétries dans la structure et la turbulence du disque, ce qui suggère que des flux externes de gaz – appelés streamers – peuvent fournir du matériel frais d’un côté du disque.
De tels streamers ont été observés dans d’autres régions de formation d’étoiles et peuvent jouer un rôle crucial dans la reconstitution des disques d’accrétion autour d’étoiles massives.
Cette découverte résout des décennies de débat sur la question de savoir si HW2 et les protostars peuvent former des disques d’accrétion capables de maintenir leur croissance rapide.
Il renforce également l’idée que les mécanismes physiques similaires régissent la formation d’étoiles à travers un large éventail de masses stellaires.
« Ce travail fait non seulement progresser notre compréhension de la façon dont les étoiles massives se forment, mais aussi des implications pour des questions plus larges sur l’évolution de la galaxie et l’enrichissement chimique dans l’univers », ont déclaré les auteurs.
«Les stars massives jouent des rôles charnières de moteurs cosmiques, de vents et d’explosions qui se dirigent avec des galaxies avec des éléments lourds.»
Leur article sera publié dans la revue Astronomie et astrophysique.
