L‘amas stellaire dit du « Canard sauvage » livre ses secrets


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La naissance d’une étoile se produit rarement de façon isolée, c’est pour cette raison que les galaxies abondent en groupes d'étoiles, appelés amas stellaires. Si les astronomes travaillent toujours pour comprendre les détails de la formation de ces amas, ils ont pu observer qu’une variation dans les couleurs de ces amas pouvait indiquer la présence de différentes générations d’étoiles. En étudiant M11, l’amas du Canard sauvage, un groupe d’astronomes de l’Université de Liège et de l’Université de Kyung-Hee (Corée) a pu démontrer qu’une seule génération d’étoiles pouvait suffire à expliquer ces observations. Ces résultats font l’objet d’une publication dans Nature Astronomy(1)

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orsque les astronomes comparent les données recueillies sur la luminosité des étoiles à celles de leurs couleurs, ils retrouvent une forme typique (cfr illustration) : d'abord une diagonale (des étoiles rouges pâles aux étoiles bleues vives), puis un virage vers des couleurs rougeâtres qui indique le moment où les étoiles commencent à mourir. Ce virage est un moment très important car il indique l'âge de l’amas stellaire. Mais une observation étrange a été rapportée récemment : cette ligne de virage n'est pas étroite mais large. Ceci a été interprété comme la signature de plusieurs générations d'étoiles, car chacune d'elles aurait son propre virage à une position légèrement différente, propageant le trait. Mais est-ce vraiment correct ? Pour l'évaluer, une équipe d'astronomes coréens et belges - dont des chercheurs du GAPHE (Unité de recherche STAR) -a décidé d'étudier de près l'amas du Canard sauvage, aussi appelé M11. Cet amas stellaire, découvert en 1681 est situé à environ 6500 années-lumière de le Terre. Il figure à la 11e place du catalogue écrit par Charles Messier (d'où son nom "M11"). Avec ses ~3000 étoiles, c'est jeune amas stellaire le plus riche du catalogue Messier.

M11 voie lactee

A GAUCHE : image de l'amas ouvert de canards sauvages, Messier 11, ou NGC 6705. Les étoiles bleues au centre de l'image sont les jeunes étoiles chaudes de l'amas. Les étoiles rouges environnantes sont des étoiles de fond plus anciennes et plus fraîches. ADROITE : luminosité vs couleur dans M11 (c) B. Lim - Les étoiles apparaissent d'abord le long d'une diagonale presque verticale (la séquence principale) puis elles se distribuent à droite du diagramme. C'est le tournant qui a été étudié ici. ©ESO

Les chercheurs ont d'abord sélectionné des étoiles appartenant réellement à l'amas à partir des données récoltées par la mission spatiale européenne GAIA. Ensuite, ils ont regardé si des propriétés stellaires "normales" pourraient expliquer cette étrange propagation du trait. À cette fin ils ont utilisé plusieurs spectres (il s’agit de la distribution de la lumière stellaire avec l'énergie et la disposition des signatures des éléments chimiques). Ces signatures - appelées "lignes spectrales"- sont étroites si l'étoile présente une rotation lente ou larges en cas de rotation rapide. Grâce aux données collectées à l'Observatoire européen austral (ESO - Chili) et à l’Observatoire MMT (USA), les astronomes ont pu calculer les vitesses de rotation des étoiles de M11. En les comparant aux couleurs déjà indiquées, ils ont constaté que les étoiles en rotation rapide semblaient plus rouges.

Les chercheurs ont également simulé des amas théoriques similaires à M11 à l'aide de modèles évolutifs développés à Genève qui tiennent compte de l'effet de la rotation. Ils ont ainsi pu prouver que le virage large de M11 peut s'expliquer pleinement avec une seule génération d'étoiles. Ils ont en outre découvert que les axes de rotation des étoiles de M11 n'étaient pas aléatoires : ils sont en fait alignés. C’est une signature supplémentaire de leur processus de formation, qui avait été prédite théoriquement.

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Zoom sur l'amas stellaire Messier 11

Voyage dans le faisceau ouvert Messier 11 vu avec l'imageur à grand champ (WFI) du télescope MPG/ESO de 2,2 mètres de l'Observatoire de La Silla.

Référence Scientifique

Extended main sequence turn-off originating from a broad range of stellar rotational velocities, Nature Astronomy, 6 Novembre 2018.

Contact

Groupe d'Astrophysique des Hautes Energies (GAPHE)- UR STAR

Dr Beomdu Lim blim@uliege.be  

Yael Nazé - ynaze@uliege.be

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