Une lumière mystérieuse autour d'une étoile nouvellement formée et ce qu'en pensent les astronomes

Image infrarouge d'une étoile double CS Chameleon avec un compagnon récemment découvert (entouré d'un pointillé). Le compagnon est unique parmi tous ceux que nous avons découverts et possède probablement son propre disque de poussière

Dans notre univers, il est très difficile de grandir. Dans la grande danse gravitationnelle du cosmos, généralement les «embryons» de corps les plus grands et les plus massifs triomphent: ils attirent de plus en plus de matière disponible à proximité. Dans le nuage moléculaire où se forment les étoiles, il s'avère généralement que les grumeaux de la plus grande masse se transforment en étoiles et que la masse restante est aplatie en disque. De plus petits morceaux se forment dans ce disque, devenant des planètes, des lunes et d'autres corps glacés et rocheux.

En observant le disque protoplanétaire entourant la jeune étoile, il y a une clé pour découvrir le processus de formation de la planète. À 600 années-lumière de nous, il y a une étoile CS Chameleon située dans la petite constellation sud Chameleon - c'est une petite étoile binaire en cours de formation. Les scientifiques à la recherche de planètes sont tombés sur quelque chose qu'ils n'avaient jamais vu auparavant. Nous étudions toujours cette question, mais il se peut que nous observions la naissance d'une naine brune : une étoile sous-développée.


Les régions de poussière à travers lesquelles le regard des télescopes optiques ne peut pas pénétrer sont transparentes pour les télescopes infrarouges tels que VLT + SPHERE, ou HAWK-I de l'Observatoire européen austral à partir duquel cette image a été obtenue. La gamme infrarouge montre parfaitement les lieux de formation des étoiles nouvelles et futures, où la densité de la poussière qui bloque la lumière visible est la plus grande

Tout nuage de gaz moléculaire d'une masse suffisamment grande a le potentiel de former une nouvelle étoile. Si le nuage refroidit suffisamment, il commence à se rétrécir et les plus grosses imperfections initiales attirent la majeure partie de la matière. Chameleon CS est l'un de ces systèmes récemment nés, dont la région centrale est constituée d'une étoile binaire en cours de formation. L'étoile est entourée d'un disque de poussière: exactement ce que nous nous attendions à voir autour du système stellaire émergent. À l'aide de l'instrument SPHERE du Very Large Telescope au Chili, les scientifiques ont mesuré le système, son disque et la matière environnante en détail. Ils cherchaient de nouvelles planètes, mais ils ont trouvé quelque chose de mieux que la planète récemment apparue.


La jeune étoile 2MASS J16281370-2431391 est entourée d'un disque de gaz et de poussière, visible presque du bord: un disque protoplanétaire. Depuis la découverte de 2MASS, nous avons découvert de nombreux objets de ce type et les avons examinés de manière beaucoup plus détaillée.

Habituellement, la lumière non polarisée provient d'une étoile: les champs électriques et magnétiques de la lumière sont orientés de manière aléatoire. Lorsque la lumière rebondit sur quelque chose, elle se polarise. Par conséquent, la lumière des étoiles n'est pas polarisée et la lumière réfléchie par le disque protoplanétaire doit être polarisée. Et près de ce disque dans la gamme infrarouge, les scientifiques ont vu un autre petit objet. Selon un nouveau travail , qui devrait être publié dans la revue Astronomy & Astrophysics, la luminosité de cet objet est telle qu'il peut s'agir soit d'une planète, soit d'une naine brune de petite masse. Mais la surprise est que la lumière de cet objet, qui devrait émettre son propre rayonnement non polarisé, s'est avérée polarisée.


Une image infrarouge d'une étoile double et d'un compagnon récemment découvert, visible à travers des filtres polarisants spéciaux qui rendent le disque de poussière et les exoplanètes visibles. Le compagnon semble avoir son propre disque de poussière.

S'il s'agissait d'une géante gazeuse ou d'une naine brune, la lumière pourrait être légèrement polarisée: au niveau d'environ 1%. Les astronomes recherchent depuis longtemps de tels signaux dans de tels systèmes, mais en vain. Pour la première fois, un signe de polarisation a été découvert autour d'un si petit compagnon. Mais le niveau de polarisation n'était pas du tout égal à 1%, comme on pouvait s'y attendre. Au lieu de cela, c'était littéralement astronomique: un incroyable 14% sans précédent! Il y a très, très peu d'objets dans l'Univers qui peuvent produire une telle polarisation, donc l'équipe qui y travaille sous la direction de Christian Ginsky doit être très prudente.


Comparaison alternée de lumière infrarouge et polarisée, où une quantité incroyablement élevée de polarisation est vue provenant d'un compagnon en orbite dans un système binaire

Une des idées qui m'est immédiatement venue à l'esprit - ce n'est peut-être pas un véritable compagnon du système, mais une galaxie lointaine émettant une lumière à forte polarisation. Les galaxies actives avec des trous noirs supermassifs absorbant activement la matière digèrent la matière et crachent des jets relativistes extrêmement énergétiques; leur niveau de polarisation peut atteindre un tel niveau. Mais l'équipe de Ginsky a exploré cette possibilité en regardant des données plus anciennes du télescope Hubble il y a de nombreuses années pour voir s'ils pouvaient dire s'il y avait un tel compagnon. Et même si rien de tel n'a été trouvé, les rayons de diffraction gênants inhérents à lui en raison de sa conception se rencontrent parfois sur la photo de Hubble. Et bien que dans un avenir proche, nous aurons un télescope sans ces fonctionnalités, nous devons aujourd'hui utiliser des technologies de traitement sophistiquées pour les supprimer. C'est exactement ce qu'ils ont fait - et jetez un œil, ils ont vraiment trouvé un tel compagnon.


Le CS de Chameleon a photographié Hubble et les rayons de diffraction caractéristiques, pour le dire légèrement, ce qui rend difficile l'identification d'un double compagnon. Mais en utilisant les techniques appropriées, vous pouvez soustraire ces rayons et voir ce compagnon

S'il s'agissait d'un objet d'arrière-plan, il y a de nombreuses années, il ne serait pas au même endroit qu'aujourd'hui, grâce au propre mouvement de l'étoile dans le ciel. Par conséquent, cette boule de lumière faiblement éclairée et très polarisée s'est avérée être un compagnon CS Chameleon. Qu'est-ce que cela signifie? Selon Ginski lui - même :

La chose la plus intéressante est que la lumière du compagnon est fortement polarisée. Cette direction de polarisation préférée apparaît généralement lorsque la lumière est diffusée le long de son trajet. Nous soupçonnons que le compagnon est entouré de son propre disque de poussière. L'astuce est que le disque bloque la majeure partie du monde, donc nous pouvons à peine déterminer la masse d'un compagnon.

Fait intéressant, les données suggèrent non seulement que le compagnon a son propre disque, mais que ce disque n'est pas parallèle au disque double étoile principal!


Infographie de la double étoile du CS Chameleon et du double disque environnant (à gauche) avec un compagnon récemment découvert (à droite). Le compagnon est situé plus de 214 fois plus loin d'une étoile binaire que la Terre du Soleil, mais, évidemment, se réfère à ce système. L'ensemble du système est situé à environ 165 parsecs (538 années-lumière) de la Terre.

Afin de reproduire les données que nous recevons, le disque doit être situé presque au bord de nous. Ce qui est étrange, car le disque du système binaire principal du CS Chameleon est incliné vers nous quelque part entre les positions «bord» et «plan». Nous avons déjà vu ce manque d'alignement plus d'une fois - nous avons déjà rencontré des systèmes binaires et triples poussiéreux et non parallèles. Mais nous avons d'abord découvert un compagnon polarisé à l'extérieur de l'un de ces disques protoplanétaires!
Puisque son disque de poussière bloque tellement de lumière, il nous est très difficile de déterminer la masse du compagnon. Appartient-il aux planètes de classe Jupiter? Super Jupiter? Ou, selon les auteurs, est-ce une naine brune de petite masse: une étoile sous-développée?

Avoir un disque de poussière autour d'un compagnon signifie presque certainement que quoi qu'il soit, à l'avenir, il aura ses propres compagnons!


Les naines brunes, de 13 à 80 masses de Jupiter, transformeront le deutérium + le deutérium en hélium-3 ou tritium, et resteront à peu près de la même taille que Jupiter, acquerront seulement une masse beaucoup plus grande. Le compagnon actuel du CS Chameleon peut avoir une masse de plusieurs masses de Jupiter à 20 de ces masses. Sur la figure, le Soleil n'est pas donné à l'échelle, il serait bien plus grand.

Nous ne sommes pas sûrs d'estimer correctement l'âge du système à 2-3 millions d'années, et nous ne sommes pas sûrs qu'il ait déjà terminé sa formation. L'instrument SPHERE, disponible avec le Very Large Telescope, a atteint ses limites en astronomie infrarouge, mais si nous allons vers de longues longueurs d'onde et d'autres observatoires, nous pouvons le découvrir. Par conséquent, l'équipe planifie des observations de suivi avec le télescope ALMA .


Le réseau submillimétrique Atacama Large Millimeter ( ALMA ) est l'un des radiotélescopes les plus puissants de la Terre. Ils sont capables de mesurer les signaux à longue longueur d'onde des atomes, des molécules et des ions, inaccessibles aux télescopes fonctionnant avec des longueurs d'onde plus courtes, comme le Hubble. Ils sont également capables de mesurer en détail les caractéristiques des systèmes protoplanétaires qui ne sont pas visibles même pour les télescopes infrarouges.

Lorsque l'on considère de tels systèmes, un tas de questions supplémentaires se posent. La masse du compagnon augmente-t-elle? La lumière émise change-t-elle dans le temps? Les principales étoiles binaires de la planète se forment-elles dans le disque? Le pourcentage de polarisation changera-t-il avec le temps? Le disque principal d'une double étoile se termine approximativement à une distance égale à la distance du Soleil à l'aphélie de Pluton, mais le compagnon supplémentaire est à une distance dix fois plus grande. Et, comme le concluent les auteurs:

Nous avons constaté que l'ensemble d'observations obtenu explique le mieux la naine brune éteinte de petite masse (masses 20 masses de Jupiter) ou une planète de grande masse entourée d'un disque non décomposé.

Il peut s'avérer que pour la première fois nous observons un système sous-stellaire ou planétaire en cours de formation: une version agrandie de Jupiter et des lunes de Jupiter. En obtenant des informations supplémentaires sur ce système particulier et sur d'autres similaires, nous nous engageons sur la voie d'une compréhension précise de la façon dont les systèmes stellaires de cet univers sont formés, développés et se développent. Moment incroyable pour regarder le ciel!