Une percée cosmique : Observation pour la première fois du disque d'une étoile extragalactique

Une représentation d'artiste présente le système HH 1177, que l'on retrouve dans notre galaxie voisine, le Grand Nuage de Magellan. L'objet brillant au centre est une étoile jeune et massive, qui collecte simultanément la matière d'un disque poussiéreux et l'expulse dans des jets robustes. Une équipe d'astronomes, armée du Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un partenariat dont fait partie l'ESO, a réussi à découvrir des traces de ce disque en observant sa rotation. Cette découverte marque la première fois que le disque entourant une jeune étoile – identique à ceux conduisant à la formation planétaire dans la Voie Lactée – est repéré dans une galaxie étrangère. Crédit : ESO/M. Kornmesser.

L'aide d'un astronome de Rice conduit à la découverte d'un disque d'accrétion englobant une jeune étoile située en dehors de la Voie Lactée.

La preuve d'un disque de matière en rotation en orbite autour d'une grande jeune étoile dans une galaxie proche a été découverte pour la première fois par des astronomes. Megan Reiter, professeure adjointe de physique et d'astronomie à l'Université Rice, faisait partie de l'équipe de recherche chargée d'annoncer la découverte, comme le documente une étude publiée dans Nature.

"Cette découverte fournit une preuve solide que les étoiles de masse élevée, nettement plus grandes que le Soleil, se forment de la même manière que leurs homologues de masse inférieure", a déclaré Reiter, abordant une question de longue date.

La découverte a eu lieu dans le Grand Nuage de Magellan, une galaxie voisine de la Voie Lactée. La détection de l'étoile portant un disque a été facilitée par l'attribut de signature d'une étoile en formation connue sous le nom de jet protostellaire.

Les observations réalisées avec le Very Large Telescope (VLT) de l’ESO et le Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) d’Atacama, dont l’ESO est partenaire, ont permis d’observer un disque autour d’une jeune étoile dans une autre galaxie. Alors que la découverte originale a été facilitée par l'explorateur spectroscopique multi-unités (MUSE) du VLT, des données supplémentaires ont été collectées par ALMA sur le disque en rotation autour de l'étoile. Crédit : ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/A. McLeod et coll.

"Le disque se forme lorsque le nuage de matière entourant l'étoile s'effondre", a expliqué Reiter. "L'étoile est alimentée par le disque avec de la matière, dont elle expulsera à son tour 1 à 10 % sous forme de grands jets bipolaires. Faisant partie du processus d'accrétion de l'étoile, ces jets fournissent un enregistrement de l'histoire et de la formation de l'étoile. "

L’observation initiale de l’avion à réaction a été facilitée par l’instrument Multi Unit Spectroscopique Explorer stationné sur le Very Large Telescope de l’Observatoire européen austral.

Une photo réelle du jeune système stellaire HH 1177 a été prise dans le Grand Nuage de Magellan, un proche voisin de la Voie Lactée. L'image a été capturée par l'explorateur spectroscopique multi-unités (MUSE) sur le très grand télescope (VLT) de l'ESO, montrant les jets propulsés depuis l'étoile. Plus tard, les astronomes ont utilisé le réseau ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) pour découvrir un disque encerclant la jeune étoile. Une représentation artistique du système comprenant les jets et le disque est illustrée dans le panneau de droite. Crédit : ESO/A. McLeod et coll./M. Kornmesser.

"Une fois que nous avons repéré le jet, la question suivante était de savoir si un disque entoure cette étoile", a déclaré Reiter.

L'hypothèse a été validée par les données collectées sur la jeune étoile et son voisinage par l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) au Chili.

"Détecter un disque autour d'une étoile de masse élevée constitue un défi en raison de sa durée de vie relativement courte", explique Reiter. Une étoile de faible masse, comme le Soleil, avec une durée de vie d'environ 10 milliards d'années, n'aurait un disque que pendant 3 à 10 millions d'années au cours de sa formation.

Cette région à couper le souffle au sein du Grand Nuage de Magellan (LMC), regorgeant d’entités nouvellement formées, a été capturée par l’instrument Multi Unit Spectroscopique Explorer du Very Large Telescope de l’ESO. La quantité relativement faible de poussière dans le LMC ainsi que l'acuité de la vision de MUSE ont permis aux détails complexes de la région d'être visibles à la lumière visible. Crédit : ESO, A McLeod et al.

Dans la Voie lactée, au moins, la poussière tourbillonnant autour des étoiles lourdes a tendance à obscurcir les environs de l'étoile, intimidant toute tentative d'observation d'un disque en formation. Heureusement, le Grand Nuage de Magellan améliore considérablement la visibilité en raison de la différence dans la matière qui forme ses étoiles.

"Il est sans doute plus excitant de découvrir un disque dans cette galaxie voisine que dans la nôtre, car les conditions y sont plus proches de ce que nous pensons être les choses plus tôt dans l'univers", a déclaré Reiter. "C'est comme si nous avions une fenêtre sur la façon dont les étoiles se sont formées plus tôt dans l'évolution de l'univers."

Megan Reiter est professeur adjoint de physique et d'astronomie à l'Université Rice. Crédit : Brandon Martin/Université Rice

Anna McLeod, professeure agrégée à l'Université de Durham au Royaume-Uni et auteur principal de l'étude, a déclaré qu'en voyant des preuves d'une structure tournante dans les données ALMA, elle et son équipe pouvaient à peine croire qu'ils avaient détecté le premier disque d'accrétion extragalactique.

«C'était un moment spécial», a déclaré McLeod. "Nous savons que les disques sont essentiels à la formation des étoiles et des planètes dans notre galaxie, et ici, pour la première fois, nous en voyons des preuves directes dans une autre galaxie."