Des étoiles massives, bien plus que le Soleil, peuvent se trouver isolées dans l'Univers. Se forment-elles seules ? Des scientifiques estiment que la majorité de ces astres solitaires seraient éjectés de leur amas d'origine.

Comment certaines étoiles massives (au moins 8 fois plus que le Soleil) se retrouvent-elles isolées dans l’Univers ? Le plus souvent, elles sont éjectées de leur amas d’origine, annoncent des scientifiques dans deux études parues au sein de The Astrophysical Journal le 30 octobre 2020 (et accessibles sur arXiv).

« S’il est largement admis que la plupart des étoiles massives se forment en amas ou en associations, il est bien connu qu’une population importante d’étoiles massives se trouve également dans des environnements clairsemés », soulignent les auteurs. L’origine de ces étoiles isolées reste mal comprise : se sont-elles formées là où elles se trouvent, ou s’agit-il d’étoiles fugitives ? Découvrir si ces étoiles peuvent se former de façon isolée est important dans le cadre des théories sur la formation des étoiles massives, et plus largement sur l’évolution des galaxies.

Deux manières d’être éjectées

Dans ces travaux, les auteurs se sont tournés vers le Petit Nuage de Magellan, une galaxie naine satellite de la Voie lactée, pour analyser des étoiles isolées. « Environ un quart de toutes les étoiles massives semblent être isolées », résume Johnny Dorigo Jones, étudiant en astronomie à l’université du Michigan et co-auteur d’une des deux études, cité dans un communiqué. Le document qu’il co-signe analyse comment les étoiles massives peuvent être éjectées de leur amas, par deux processus :

  • « L’éjection dynamique » : les étoiles sont expulsées « en raison de configurations orbitales instables dans les groupes stellaires », résume l’université du Michigan,
  • Et « l’éjection de supernova binaire » : dans une étoile binaire, lorsque l’une des étoiles explose et devient une supernova, sa compagne peut être larguée dans l’espace.

Selon Johnny Dorigo Jones, les éjections dynamiques seraient 2 à 3 fois plus nombreuses que les éjections liées à des supernovæ. Lui et ses co-auteurs estiment que la part des étoiles massives isolées qui se serait formées ainsi, dans l’isolement par rapport aux autres étoiles massives, doit être assez faible.

Petit Nuage de Magellan. // Source : Wikimedia/CC/ESO/VISTA VMC (photo recadrée)

Autre méthode, même constat

Dans l’autre étude, qui parvient au même constat, la méthode est quelque peu différente. Ses auteurs ont recherché des étoiles massives isolées, qui auraient pu se former en solitaire, dans des petits amas d’étoiles beaucoup moins massives (que cette étoile solitaire). Dans les observations, très peu de ces configurations ont été trouvées, ce qui laisse entendre que les étoiles isolées formées sur place sont rares.

Les deux études parviennent à la conclusion que la plupart des étoiles massives solitaires sont des fugueuses, très certainement éjectées de leur amas. Les auteurs des deux études ne peuvent cependant pas exclure la possibilité que de telles étoiles puissent se former in situ, mais leur nombre parait être limité.

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