Des astronomes découvrent pour la première fois un disque stellaire en forme d'anneau à l'extérieur de la Voie lactée

Une découverte révolutionnaire réalisée par des astronomes a révélé un disque en rotation autour d'une étoile massive dans le Grand Nuage de Magellan, offrant ainsi de nouvelles informations sur la formation des étoiles dans différents environnements galactiques. Une équipe internationale d'astronomes rapporte la première découverte d'un disque en rotation entourant une étoile de masse élevée en formation dans une galaxie autre que la Voie Lactée.

Les astronomes ont découvert un disque en rotation entourant une étoile massive se formant dans le Grand Nuage de Magellan, l'observation la plus lointaine jamais réalisée. La découverte, réalisée à l'aide de l'observatoire ALMA et détaillée dans la revue Nature, révèle des différences clés dans les processus de formation d'étoiles des différentes galaxies, soulignant que le Grand Nuage de Magellan est moins poussiéreux et moins riche en métaux que la Voie Lactée. Crédit image : ESO/L. Calcada

Ce disque entoure une jeune étoile massive dans une pépinière stellaire appelée N180, située dans une galaxie naine voisine appelée le Grand Nuage de Magellan.

Le disque se trouve à 163 000 années-lumière de la Terre, ce qui en fait le disque le plus éloigné autour d’une étoile massive jamais détecté directement.

Cette vue d'artiste montre le système HH1177, situé dans le Grand Nuage de Magellan, une galaxie voisine de notre Voie Lactée. Le jeune et massif objet stellaire qui brille au centre collecte la matière du disque poussiéreux tout en l’éjectant dans de puissants jets. Crédit image : ESO/M. Messager de Korn

Faire des observations révolutionnaires avec ALMA

En utilisant un partenaire de l'Observatoire européen austral (ESO), l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) au Chili, les chercheurs ont observé des mouvements de gaz autour d'un jeune objet stellaire dans le Grand Nuage de Magellan qui correspondent à un disque d'accrétion de Kepler - un disque d'accrétion qui favorise la croissance des étoiles en injectant de la matière.

L'équipe de recherche, dirigée par l'Université de Durham et comprenant des astronomes du UK Astronomy Technology Centre, a publié les résultats dans la revue Nature.

Lorsque la matière est attirée vers une étoile en croissance, elle ne peut pas tomber directement sur l’étoile mais s’aplatit pour former un disque qui orbite autour de l’étoile. Plus près du centre de l'étoile, le disque tourne plus vite, et cette différence de vitesse est le « pistolet à smog » qui montre aux astronomes l'existence d'un disque d'accrétion.

En utilisant les capacités combinées du Very Large Telescope (VLT) de l'Observatoire européen austral (ESO) et du Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) d'Atacama, dont l'ESO est partenaire, nous avons observé un disque autour d'une jeune étoile massive dans une autre galaxie. L'image de gauche est une observation de l'explorateur spectroscopique multi-unités (MUSE) du VLT, montrant le nuage parent LHA120-N180B dans lequel le système, nommé HH1177, a été observé pour la première fois. L'image du milieu montre les jets qui l'accompagnent. La moitié supérieure du jet est légèrement vers nous, ce qui lui donne un décalage vers le bleu ; la moitié inférieure s'éloigne de nous, lui donnant un décalage vers le rouge. Les observations ultérieures d'ALMA (à droite) ont révélé un disque en rotation autour de l'étoile, les côtés du disque se rapprochant et s'éloignant également de nous. Source : ESO/ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/A.McLeodetal.

L'auteur principal de l'étude, le Dr Anna McLeod du Centre d'astronomie extragalactique de l'Université de Durham, a déclaré : « Lorsque j'ai vu pour la première fois des preuves de structure rotative dans les données ALMA, je ne pouvais pas croire que nous avions détecté le premier disque d'accrétion extragalactique ; progrès dans les installations et la technologie astronomiques, et c'est vraiment passionnant de pouvoir étudier comment les étoiles se forment à de si grandes distances et dans différentes galaxies.

Au centre de cette mosaïque se trouve une image réaliste du jeune système stellaire HH1177, situé dans le Grand Nuage de Magellan, galaxie voisine de la Voie Lactée. L'image, obtenue par l'explorateur spectroscopique multi-unités (MUSE) du Very Large Telescope (VLT) de l'Observatoire européen austral, montre des jets émanant de l'étoile. Les chercheurs ont ensuite découvert des preuves de l'existence d'un disque entourant la jeune étoile grâce au réseau ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), dont l'ESO est partenaire. L'image de droite est une impression d'artiste du système, montrant les jets et les disques. Source : ESO/A.McLeodetal./M.Kornmesser

Caractéristiques découvertes et impact

Les étoiles massives se forment beaucoup plus rapidement et ont une durée de vie beaucoup plus courte que les étoiles de masse inférieure comme le Soleil. Dans notre Voie Lactée, ces étoiles massives sont notoirement difficiles à observer, souvent obscurcies par des matériaux poussiéreux lorsqu'un disque se forme autour d'elles.

Contrairement aux disques circumstellaires similaires de la Voie Lactée, ce système est optiquement visible, probablement en raison de la faible teneur en poussière et en métal de son environnement. Cela permet aux astronomes d’observer la dynamique d’accrétion généralement cachée derrière les gaz et les poussières.

L'analyse du disque montre qu'à de plus grandes distances de l'étoile centrale, la région képlérienne interne se transforme en matériau invaginant. On estime que l’étoile est environ 15 fois plus massive que le Soleil.

Bien que le disque de la Voie lactée présente de nombreuses caractéristiques familières, certaines différences intrigantes apparaissent. La faible teneur en métal typique du LMC semble rendre le disque plus stable lorsqu'il est cassé.