ESPACE — Grâce au télescope Gemini South, une équipe d’astronomes a confirmé pour la première fois que les différences dans la composition des étoiles binaires proviennent de variations chimiques dans les nuages de matière stellaire à partir desquels elles se forment. Les résultats aident à expliquer pourquoi les étoiles nées du même nuage moléculaire peuvent avoir des compositions chimiques différentes et abriter différents systèmes planétaires.
On estime que jusqu’à 85 % des étoiles se trouvent dans des systèmes stellaires binaires, certaines se trouvent même dans des systèmes comportant trois étoiles ou plus. Cette paire d’étoiles est née ensemble du même nuage moléculaire et provient d’une abondance de produits chimiques.
Les astronomes espèrent découvrir qu’ils ont presque la même composition et les mêmes systèmes planétaires. Cependant, pour de nombreux binaires, ce n’est pas le cas. Certaines explications proposées attribuent ces différences à des événements survenus après l’évolution des étoiles.
Par conséquent, la nouvelle découverte de l’équipe d’astronomes est la première à confirmer que ces différences proviennent en réalité d’avant le début de la formation des étoiles. Dirigée par Carlos Saffe de l’Institut d’astronomie, des sciences de la Terre et de l’espace (ICATE-CONICET) en Argentine, l’équipe a utilisé le télescope Gemini Sud au Chili, qui fait partie de l’Observatoire international Gemini.
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Avec le nouveau spectrographe optique haute résolution (GHOST) précis de Gemini, l’équipe a étudié les différentes longueurs d’onde de la lumière, ou spectre, émises par une paire d’étoiles géantes. Cela a révélé des différences significatives dans leur composition chimique.
« Le spectre d’une qualité incroyablement élevée de GHOST offre une résolution sans précédent », a déclaré Saffe.
Les mesures ont révélé que l’une des étoiles présentait une plus grande abondance d’éléments lourds que l’autre. Pour découvrir les origines des différences, l’équipe a utilisé une approche unique.
Selon des recherches antérieures, il existe trois explications possibles aux différences chimiques observées entre les étoiles binaires. Deux d’entre eux impliquent des processus qui se produisent au cours de l’évolution stellaire : la diffusion atomique, ou le dépôt d’éléments chimiques dans des couches dégradées en fonction de la température de surface et de la gravité de chaque étoile. Deuxièmement, elle a englouti une petite planète rocheuse, ce qui a introduit des variations chimiques dans la composition de l’étoile.
Une troisième explication, qui revient sur le début de la formation des étoiles, suggère que les différences proviennent de régions préexistantes ou non uniformes dans les nuages moléculaires. En termes simples, si les nuages moléculaires ont une répartition inégale des éléments chimiques, alors les étoiles qui naissent auront des compositions différentes.
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Jusqu’à présent, les recherches ont conclu que les trois explications sont possibles. Cependant, de nouvelles recherches publiées dans la revue Astronomie et astrophysique Il se concentre uniquement sur les séquences principales binaires. La « séquence principale » est l’étape dans laquelle une étoile passe la majeure partie de son existence, et la plupart des étoiles de l’univers sont des étoiles de la séquence principale, y compris notre Soleil.
Au lieu de cela, Saffe et son équipe ont observé une binaire composée de deux étoiles géantes. Ces étoiles ont des couches externes ou zones convectives très profondes et très turbulentes. En raison de la nature épaisse de la zone convective, l’équipe a pu exclure deux des trois explications possibles ci-dessus.
La circulation de fluide qui continue de se produire dans la zone convective rendra difficile la sédimentation des matériaux en couches. Cela signifie que les étoiles géantes sont moins sensibles aux effets de la diffusion atomique (ce qui exclut la première explication). L’épaisse couche externe suggère également que l’engloutissement de la planète ne modifierait pas beaucoup la composition de l’étoile car la matière avalée fondrait rapidement (ce qui exclut la deuxième explication).
Cela laisse l’inhomogénéité primordiale dans les nuages moléculaires comme explication définitive. “C’est la première fois que les astronomes sont en mesure de confirmer que les différences entre les étoiles binaires commencent dès les premiers stades de leur formation”, a déclaré Saffe.
“Gemini South collecte actuellement des observations d’étoiles en fin de vie pour révéler les environnements dans lesquels elles sont nées”, a déclaré Martin Still, directeur du programme NSF pour l’Observatoire international Gemini.
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“Cela nous donne la possibilité d’explorer comment les conditions de formation d’une étoile peuvent influencer toute son existence sur des millions ou des milliards d’années.”
2024-04-30 12:29:30
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