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Un nouveau rebondissement dans la séquence d’étoiles bleues

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Marrakech, 25 févr. (Maroc-Actu) –

Certains humains essaient de paraître plus jeunes qu’ils ne le sont réellement ; les étoiles le font aussi, conclut une équipe internationale d’astronomes dans un article publié dans la revue Nature Astronomie.

Ils proposent que les étoiles des amas d’étoiles acquièrent de la masse de deux manières différentes : par accrétion « normale » du disque, qui entraîne une rotation rapide et contribue à la séquence principale rouge, ou par fusion d’étoiles binaires, ce qui donne des étoiles en rotation lente qui apparaissent plus bleues et plus sombres, donc plus jeunes.

Tout a commencé avec le diagramme probablement le plus célèbre de l’astronomie, le diagramme de Hertzsprung-Russell. Créé indépendamment par les deux astronomes Eijnar Hertzsprung et Henry Norris Russell il y a plus d’un siècle, ce diagramme classe les étoiles en fonction de leur luminosité et de leur couleur. Une grande partie de ce que nous savons sur les étoiles et leur évolution provient de l’étude du regroupement des étoiles dans ce diagramme. Notre soleil, par exemple, se trouve encore sur la « séquence principale », où l’on trouve la plupart des étoiles.

Cependant, certaines étoiles sont situées dans des positions étranges dans ce diagramme. Pendant longtemps, il a été difficile de distinguer clairement les différents groupes, les télescopes conventionnels n’étant pas assez précis. Cependant, les observations récentes du télescope spatial Hubble ont révélé que les séquences principales des jeunes amas d’étoiles ouverts sont composées de plusieurs éléments discrets. En particulier, les données de NGC 1755, un amas d’étoiles ouvert dans le Grand Nuage de Magellan avec un âge d’environ 60 millions d’années, a montré de nombreuses caractéristiques déroutantes, comme une double séquence principale.

« Nous pensons que les étoiles des amas d’étoiles sont toutes nées en même temps du même nuage de gaz », explique dans une déclaration Chen Wang, qui a obtenu son doctorat à l’université de Bonn et est récemment devenu postdoc au MPA (Institut Max Planck d’astronomie), est l’auteur principal de l’étude. « Ils devraient avoir le même âge et la même composition chimique. Mais si c’est vrai, comment peut-il y avoir une deuxième séquence d’étoiles plus bleues ? »

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Cette étrange caractéristique a laissé les astronomes perplexes ; beaucoup l’ont même ignorée, car il était difficile de trouver une explication. Cependant, grâce à son expérience en tant qu’astrophysicien théorique, Chen a combiné deux pistes pour proposent une origine pour ces étoiles bleues de la séquence principale.

Tout d’abord, à l’aide de simulations informatiques, il a montré que les étoiles bleues peuvent s’expliquer si elles tournent plus lentement que les autres étoiles de l’amas. Deuxièmement, des modèles récents de fusions d’étoiles ont montré que les étoiles fusionnées deviennent hautement magnétiques et tournent très lentement. Chen a combiné ces deux idées et a proposé que les étoiles bleues soient, en fait, des étoiles à rotation très lente résultant de fusions stellaires.

« La durée de vie des étoiles dans les systèmes binaires peut être très compliquée et différente de celle des étoiles individuelles », explique-t-il. « Grâce à nos simulations informatiques, nous pouvons étudier l’impact des fusions stellaires sur les couleurs et la luminosité des étoiles et simuler les caractéristiques du diagramme de Hertzsprung-Russell. »

Une fusion binaire crée une étoile plus massive que n’importe laquelle de ses étoiles mères, avec une teneur en hydrogène dans le noyau supérieure à celle d’une seule étoile de même âge et de même masse. Les produits de la fusion peuvent donc avoir le même âge que toutes les autres étoiles de l’amas, mais apparaissent plus jeunes dans le diagramme couleur-magnitude, ce qui est indiqué par leur couleur plus bleue. De plus, la distribution de masse des étoiles de la séquence principale bleue et rouge est différente, ce qui peut naturellement s’expliquer par l’origine de la fusion.

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« L’hypothèse de la fusion présentée par Chen pour expliquer les étoiles bleues de la séquence principale est très tentante, car elle offre un moyen logique de combiner différentes énigmes », déclare Selma de Mink, directrice et chef du groupe d’astronomie stellaire du MPA. Cela signifierait qu’une fraction significative des étoiles fondent avec un compagnon avant que leur vie n’ait pleinement commencé. Si Chen a raison, et il est possible que ce soit le cas, cela jette un nouvel éclairage sur de nombreuses questions relatives à la formation des étoiles, pourquoi ils tournent parfois vite et parfois lentement, pourquoi certains ont des champs magnétiques.

« Dans l’article de Nature Astronomy, nous montrons que les données sur les amas d’étoiles permettent de déduire que les étoiles peuvent se former de deux manières différentes : par accrétion de gaz (comme on l’a toujours pensé) ou par fusion stellaire (ce qui est nouveau et concerne environ 30 % de toutes les étoiles) », explique le professeur Norbert Langer de l’Institut d’astronomie Argelander de l’université de Bonn et de l’Institut Max Planck de radioastronomie de Bonn. « Cela jette une nouvelle lumière sur la fonction de masse initiale des étoiles, ainsi que sur la distribution bimodale de leurs spins et de leurs champs magnétiques ».

Ainsi, plus d’un siècle après que Hertzsprung et Russell aient réalisé leur célèbre diagramme, l’explication de la mystérieuse énigme de la séquence bleue a peut-être enfin été trouvée. Mais, bien sûr, comme pour toute hypothèse, cela nécessitera des preuves supplémentaires.

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