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Les puissants vents autour de jeunes soleils résolvent un mystère sur les météorites. Retour sur la jeunesse tumultueuse de notre soleil

Une équipe d’astronomes menée par Cecilia Ceccarelli de l’IPAG utilisant l’Observatoire spatial Herschel de l’ESA pour étudier la naissance violente d’étoiles semblables au soleil, a trouvé des indices de la présence de puissants vents dans leurs environnements qui pourraient résoudre un mystère tenace entourant la composition des météorites de notre Système Solaire.

En dépit de leur apparence tranquille dans le ciel nocturne, les étoiles sont de véritables fournaises qui naissent à l’occasion de processus tumultueux. Notre soleil, âgé d’environ 5 milliards d’années ne fait pas exception et pour avoir un aperçu de sa rude jeunesse, les astronomes ne rassemblent pas seulement des indices au sein du Système Solaire mais étudient aussi de jeunes soleils ailleurs dans notre galaxie.

Faisant un relevé d’éléments chimiques présents dans certaines régions où naissent des étoiles, une équipe d’astronomes dirigée par Cecilia Ceccarelli de l’Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble (CNRS/UJF), a remarqué un objet aux caractéristiques inattendues.

Cette source inhabituelle est une pépinière d’étoiles nommée OMC2 FIR4, un regroupement de très jeunes étoiles encore en formation incluses dans le nuage moléculaire d’Orion, un environnement de gaz et de poussières.

« À notre grande surprise, nous avons trouvé que la proportion entre 2 espèces chimiques, une basée sur l’oxygène et le carbone, l’autre sur l’azote, est bien plus faible dans cet objet que dans n’importe quelle autre protoétoile que nous connaissons”, explique Dr Ceccarelli.

Or, ce qui peut le plus probablement bouleverser ces proportions dans un environnement aussi chaud est un vent puissant de particules très énergétiques, relâchées par une des étoiles en formation de ce cocon.

La molécule la plus abondante dans les nuages de protoétoiles, le di-hydrogène, est facilement dissociée et ionisée par ces rayons cosmiques, des particules très énergétiques qui baignent notre galaxie la Voie Lactée. Les ions d’hydrogène s’associent ensuite à d’autres éléments présents dans ces nuages – quoique sous forme de traces : le carbone et l’oxygène d’une part et l’azote d’autre part - en formant des espèces ioniques.

En principe les espèces ioniques à base d’azote sont ensuite rapidement détruites, à la faveur des composants ioniques à base d’oxygène et de carbone. Il en résulte que ces derniers sont plus abondants dans toutes les pépinières d’étoiles connues.

Étonnamment, et en revanche, ce n’est pas le cas pour OMC2 FIR4, suggérant qu’un vent de particules très énergétiques détruit les 2 espèces chimiques sans distinction, maintenant une abondance identique des 2 espèces.

Comme il est probable qu’un tel vent de particules ait soufflé durant les jeunes années du Système Solaire, cette découverte fournit en fin de compte une explication possible sur l’origine d’un élément chimique bien précis dont on observe la présence dans les météorites.

En effet, un isotope de béryllium observé dans les météorites trouvées sur Terre, est particulièrement problématique car sa présence est difficile à expliquer. En effet, pour déclencher de telles réactions et produire une quantité de béryllium compatible avec celle mesurée dans les météorites, notre Soleil a dû cracher dans sa jeunesse un vent très violent.

L’observation de OMC FIR4 suggère en fin de compte qu’un tel phénomène peut se produire chez une jeune étoile telle que le Soleil il y a 4 milliards d’année.

Cette étude est basée sur des observations réalisées dans le cadre du Programme Clé Temps Garantie de Herschel, Chemical HErschel Surveys of Star forming regions (CHESS).

Contact scientifique local

Cecilia Ceccarelli, IPAG-OSUG : 04 76 51 42 01, cecilia.ceccarelli |at| univ-grenoble-alpes.fr

Références

Herschel finds evidence for stellar wind particles in a protostellar envelope : is this what happened to the young Sun ?, C. Ceccarelli[1,2], C. Dominik[3,4], A. López-Sepulcre[1,2], M. Kama[3,5], M. Padovani[6,7], E. Caux[8,9], P. Caselli[10], The Astrophysical Journal Letters, 790, L1 2014.

[1] Univ. Grenoble Alpes, IPAG, F-38000 Grenoble, France [2] CNRS, IPAG, F-38000 Grenoble, France [3] Astronomical Institute “Anton Pannekoek”, University of Amsterdam, Postbus 94249 1090 GE Amster- dam, The Netherlands [4] Department of Astrophysics/IMAPP, Radboud University Nijmegen, 6525 AJ Nijmegen, The Nether- lands [5] Leiden Observatory, Leiden University, P.O. Box 9513, 2300 RA Leiden, The Netherlands [6] Laboratoire Univers et Particules de Montpellier, UMR 5299 du CNRS, Université de Montpellier II, cc072, 34095 Montpellier, France
 [7] INAF–Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Largo E. Fermi 5, 50125 Firenze, Italy [8] Université de Toulouse, UPS-OMP, IRAP, Toulouse, France [9] CNRS, IRAP, 9 Av. Colonel Roche, BP 44346, 31028 Toulouse Cedex 4, France [10] School of Physics and Astronomy, University of Leeds, Leeds LS2 9JT, UK


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