De mystérieuses paires d’objets « voyous », de la taille de Jupiter, pourraient être issues d’étoiles embryonnaires, suggère une nouvelle étude. La théorie pourrait expliquer certaines caractéristiques de ces Objets binaires de masse de Jupiter (JuMBO), par exemple pourquoi les membres de chaque paire sont si largement séparés, mais davantage de données sont nécessaires pour confirmer cette idée.
Le Télescope spatial James Webb repéré ces JuMBO dans la zone trapézoïdale de la nébuleuse d’Orion. Chaque paire JuMBO comprend deux géantes gazeuses, chacune pesant entre 0,7 et 30 fois la masse de Jupiter. Ces planètes partenaires « voyous » ont été trouvées en orbite l’une autour de l’autre – mais pas d’une étoile mère – à une distance d’environ 25 à 400 unités astronomiques, soit 25 à 400 fois la distance moyenne entre la Terre et le soleil.
Les astronomes ont proposé plusieurs idées sur la façon dont se forment ces mystérieux duos. Une théorie c’est qu’ils ont été chassés simultanément de leur système d’origine par une étoile qui passait, bien que certains scientifiques je crois que c’est très peu probable. Un autre idée est que les JuMBO ont émergé autour d’une étoile mais que leur gravité les tire les uns vers les autres et hors de leur orbite lors de rencontres rapprochées.
Cependant, toutes ces théories supposent que les JuMBO proviennent de planètes déjà formées. En revanche, la nouvelle étude propose une idée radicalement différente : que les JuMBO de la nébuleuse d’Orion ne sont pas des paires de planètes préexistantes mais plutôt le cœur d’étoiles embryonnaires.
Une étoile se forme à partir d’un nuage massif et dense de gaz et de poussière appelé noyau préstellaire. À mesure qu’un noyau grandit, il s’effondre sous son propre poids, formant un bébé étoile appelé protoétoile ; si le noyau se fragmente, il pourrait former des étoiles jumelles, voire triples.
Mais ces crèches ne sont pas des endroits sereins. Ils pourraient être entourés d’étoiles massives – tout comme la nébuleuse d’Orion – qui produisent un rayonnement d’une énergie incroyablement élevée. Il y a vingt ans, les astronomes Anthony Whitworth et Hans Zinnecker avaient théoriquement montré que ces photons puissants pouvaient frapper les noyaux préstellaires, dépouillant leurs couches externes. Presque au même moment, une onde de compression pousserait contre le centre du noyau, le compactant en un objet de plus petite masse. Le résultat fut que l’étoile elle-même se transforma en planète ou en naine brunequi est parfois appelée « étoile ratée » car elle n’est pas assez massive pour fusionner l’hydrogène en hélium.
Les auteurs de la nouvelle étude connaissaient l’étude de Whitworth et Zinnecker et se demandaient si le même mécanisme pouvait également créer des JuMBO. Ils « ont remarqué que les séparations des JuMBO(‘) étaient similaires à celles des systèmes binaires stellaires avec deux étoiles de masse similaire ou supérieure à celle du Soleil, » Richard Parkermaître de conférences en astrophysique à l’Université de Sheffield au Royaume-Uni et auteur principal de la nouvelle étude, a déclaré à Live Science dans un e-mail.
Cela les différencie de la plupart des jumelles naines brunes ailleurs dans la Voie lactée, qui ne sont séparées que par quelques distances Terre-Soleil, a déclaré Parker, donc un mécanisme différent doit être impliqué. « Nous avons supposé que le noyau se fragmentait déjà pour produire un binaire stellaire, mais le rayonnement de l’étoile massive a ensuite enlevé une grande partie de la masse », a-t-il ajouté.
Pour tester cette idée, Parker et Jessica Diamond, étudiante diplômée de l’Université de Sheffield et auteur principal de l’étude, se sont tournés vers la théorie. Tout d’abord, ils ont créé un ensemble de noyaux préstellaires virtuels, chacun ayant une masse comprise dans la plage repérée dans la nature. Ils ont également supposé que le noyau se diviserait en deux et ont sélectionné une valeur pour l’espacement entre les frères et sœurs – encore une fois, à partir des valeurs observées parmi les paires d’étoiles. Ensuite, ils ont appliqué les calculs de Whitworth et Zinnecker aux cœurs virtuels. Cela les a essentiellement frappés avec le rayonnement de haute énergie d’une étoile massive proche, érodé la cape du noyau et comprimé son centre.
Diamond et Parker ont découvert que les objets appariés résultants avaient des masses et des distances de séparation très similaires à celles des JuMBO. Les résultats suggèrent que, avec une forte poussée de rayonnement provenant des étoiles voisines, les étoiles binaires en développement pourraient devenir des paires de planètes voyou, fournissant ainsi une explication de la formation des paires JuMBO. Les résultats de leur étude ont été publiés le 5 novembre dans The Astrophysical Journal.
Davantage de données, telles que la présence de JuMBO dans d’autres complexes de formation d’étoiles contenant des étoiles massives, aideraient à confirmer l’hypothèse, a déclaré Parker. Selon lui, un exemple d’un tel lieu est l’association Scorpion-Centaure, un conglomérat de milliers d’étoiles qui font partie des constellations du Scorpion et du Centaure.
Quoi qu’il en soit, Parker n’exclut pas la formation de JuMBO par d’autres itinéraires. « J’ai toujours du mal à penser qu’il n’y a qu’une seule façon de former des objets comme ceux-ci », a déclaré Parker. « Nous en savons si peu sur eux qu’il est possible qu’ils se forment de diverses manières. »
