Naissance des étoiles : Hubble nous invite à repenser les modèles astronomiques

Notre galaxie compte au moins 200 milliards d’étoiles et si les astrophysiciens connaissent une partie du processus de leur création, certains détails restent enveloppés de mystère. Colossales et puissantes, ces dernières se forment à partir de l’effondrement de gigantesques amas de nuages de gaz et de poussières. Les noyaux d’hydrogène et les particules de poussière se contractent par gravitation et ce nuage devient alors de plus en plus dense et chaud. « Quand les atomes d’hydrogène atteignent une température démentielle, on observe le phénomène de fission nucléaire, comme pour les bombes atomiques » précise le docteur Philippe Laudet, astrophysicien au Centre National d’Études Spatiales (CNES).

Ce phénomène se produit dès lors que le nuage atteint une température de 10 millions de degrés Celsius. L'étoile, dès le début de sa vie, commence à « briller ». « L’étoile arrive dans sa phase de vie la plus longue lorsqu’elle brule son hydrogène. Elle consomme sa réserve d’atomes d’hydrogène et se met à le convertir en atomes d’hélium » ajoute Philippe Laudet.

Dans l’espoir de mieux comprendre ce processus de formation, des chercheurs de l’Université de Toledo aux États-Unis ont analysé les données de 300 étoiles observées par les télescopes spatiaux Hubble et Spitzer de la Nasa et Herschel de l’Agence spatiale Européenne (ESA). Les chercheurs ont été stupéfaits de découvrir que seulement 30 % de la masse initiale d'un nuage d'hydrogène gazeux se transformait en bébé étoile.

« Nous savons qu’il y a de jeunes étoiles qui sont actuellement en train de naître ». Des centaines de protoétoiles ont été étudiées dans le nuage d’Orion, la principale « pouponnière d’étoiles » la plus proche de la Terre. Où se retrouvent alors les 70 % d’hydrogène restants ?

La phase de formation d’une étoile dure plusieurs dizaines de milliers d’années. Pendant tout ce temps, l’étoile grossit constamment en soufflant des vents puissants qui dispersent les gaz chauds autour d’elle. Dans cette grande étude des étoiles naissantes, les chercheurs ont également constaté que les cavités du nuage de gaz environnant, sculptées par l'écoulement d'une étoile en formation, ne se développaient pas régulièrement à mesure qu'elles mûrissaient, comme on le pensait jusqu'alors.

Les astrophysiciens manquent donc de données pour comprendre intégralement le processus de l'expulsion de ces gaz lors de la naissance d'une jeune étoile.  

« La durée de vie d’une étoile dépend de l'équilibre entre deux forces, la force de l’effondrement dû à la gravitation du nuage et la force atomique de l’explosion au centre. L’étoile brille tant que cet équilibre est maintenu » explique le Philippe Laudet. Lorsque la quantité d’hydrogène initialement contenue dans l’étoile est épuisée, le nuage reprend son effondrement et le centre de gravitation redevient la force majoritaire. En se re-contractant, les températures se remettent à fortement augmenter et l’étoile atteint des conditions auxquelles des atomes tels que le carbone, l'azote ou le fer se forment. On appelle ce phénomène la nucléosynthèse. 

« Énormément de nouveaux atomes naissent de la mort d’une étoile. Au final, nous sommes tous issus d'une étoile morte quelque part dans l'Univers » conclut le docteur Laudet.

Les résultats de l’équipe de l’Université de Toledo seront publiés dans le prochain numéro de The Astrophysical Journal.