Bonjour,

Pour le FLOT ExplorUnivers la semaine qui vient de s'écouler était notamment consacrée à la formation des étoiles.

Voici un texte de Vincent Minier le responsable pédagogique qui résume la situation en réponse à des questions des participants dans le forum: ce qui n'y est pas très explicite et qui est une des nouveautés théoriques consiste en ce que les étoiles de type Soleil se forment en grappe - càd quasi simultanément- au sein d'un filament interstellaire qui a une taille immense.
Le texte de Vincent se focalise sur la suite qui était moins décrite dans le cours, en s'intéressant à une seule étoile de la grappe.

"Tout d'abord les nuages moléculaires, zones gazeuses quasiment vides mais sur des dimensions gigantesques (100 années-lumière), sont structurés en filaments par la turbulence provoquée par des propagations de flots ou de chocs dans le milieu interstellaire. Ce n'est donc pas la gravité qui intervient à ce stade, mais la dissipation des turbulences laissant derrière elles des zones plus denses. Attention cela reste vertigineusement peu dense à l'échelle humaine: 1000 à 10000 atomes d'hydrogène dans un dé à coudre ! Des milliers de milliards de milliards de fois moins dense que l'air.

Ensuite les filaments sont nourris par des petits canaux de gaz perpendiculaires, et grossissent jusqu'à atteindre une masse critique, propice à la formation des étoiles: ~50 masses solaires par années-lumière le long des filaments. Quand la masse critique est dépassée, le filament se fragmente, et localement ces fragments de gaz ou coeurs préstellaires s'effondrent. Là, c’est la gravité qui domine.

Au début de cette phase, il y a cependant pratiquement équilibre entre la pression du gaz d’origine thermique, turbulente et magnétique, qui tend à disperser le fragment, et la force de gravité qui tend à le condenser. À un certain point, pour des raisons encore mal comprises, l’équilibre se rompt soudain et la condensation préstellaire s’effondre rapidement sur elle-même sous l’action de son propre poids. Cet effondrement est apparemment soit déclenché par une poussée extérieure, soit spontané et résulte de la dissipation des mouvements turbulents et du support d’origine magnétique.

L’effondrement de la condensation préstellaire conduit à la formation d’un noyau central de taille et de densité stellaires. Cela marque le début de la phase protostellaire car le noyau qui est apparu au centre de la condensation préstellaire constitue l’embryon stellaire qui deviendra la future étoile. L’embryon stellaire grossit en dévorant une grande partie de la matière (gaz, poussière) de la condensation qui l'enveloppe via un disque d’accrétion. Lorsque la protoétoile a avalé la grande majorité de la matière de son cocon, la phase protostellaire s’achève. Lors de la troisième phase, dite pré-séquence principale, l’étoile se contracte sous l’effet de son propre poids et monte en température en son intérieur jusqu'à amorcer les réactions nucléaires de fusion de l'hydrogène en hélium.

Une étoile de la « séquence principale », comme notre Soleil, est née. Le scénario en trois phases qui vient d’être décrit est relativement bien établi pour les étoiles ressemblant à notre Soleil.

La formation des étoiles de masse beaucoup plus petite ou beaucoup plus grande que celle du Soleil reste néanmoins un sujet de débat. Les astrophysiciens ne savent pas encore si ces étoiles se forment à partir de condensations préstellaires individuelles.

Les étoiles massives : soit c'est une version xxl de la formation des étoiles de faible masse ; soit on l'explique avec des fusions de coeurs préstellaires de masse intermédiaire.

Dans le premier cas, le filament interstellaire serait plus dense, ou plus massif par unité de longueur, et serait entretenu par des réseaux de filaments ou striations perpendiculaires. Il faut apporter plus de masse pour contrecarrer des effets turbulents internes.

Le problème demeure autour de 30 masses solaires. A ce moment, une étoile massive en formation a démarré les réactions nucléaires et devient très lumineuse, en particulier en UV. Cette pression de radiation exercée par le rayonnement sur le gaz et les grains de poussière du disque d'accrétion disloque et photoévapore progressivement le disque...si bien que théoriquement des étoiles massives de plus 30 masses solaires ne pourraient pas se former via un disque d'accrétion. Or on voit de telles étoiles.

Dans le second cas, un coeur préstellaire fait le ménage autour de lui et par gravité accréte des coeurs plus petits. On appelle cela des fusions ou coalescence selon le modèle de Ian Bonnell et al. Ca permettrait d'aller former les plus grosses étoiles et contourner la pression de radiation. Il y a d'autres pistes, hybrides entre ces deux extrêmes.

Si une ou plusieurs étoiles massives se sont formées, alors leur rayonnement UV peut influence la production d'une seconde génération comme dans le cas présenté de la vidéo sur Vela C. En plus de la gravité, il faut ajouter l'effet de l'ionisation qui "sculpte" le nuage moléculaire au niveau du bord de la cavité, seules des zones plus denses résistent, un peu comme pour l'érosion. Ces zones seront des coeurs préstellaires.

Il y a au moins 2 façons de former les coeurs préstellaires dans le texte ci-dessus : par fragmentation d'un filament interstellaire ; par accumulation de matière à la frontière entre une cavité de gaz ionisé par des étoiles massives et le nuage moléculaire."