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Deux étoiles viennent de former un système binaire… il y a seulement 60 ans
À 5 300 années-lumière de la Terre, deux protoétoiles du système IRAS 07299-1651 ont formé un couple gravitationnel il y a seulement 60 ans. Des astronomes de plusieurs pays viennent d'observer ce rapprochement en direct, après huit ans de suivi mené principalement avec ALMA.
IRAS 07299-1651 est un couple de protoétoiles massives de la constellation de la Poupe.
Yichen Zhang, astronome à l'université Jiao Tong de Shanghai, a dirigé le suivi de ce système pendant huit ans, avec ALMA, le VLA, le télescope spatial James Webb et le VLT. Pour mémoire, le VLA est un réseau de radiotélescopes américain. Le VLT est un ensemble de télescopes optiques européens installé au Chili.
La rencontre des deux étoiles remonte à seulement 60 ans. Cette durée est un instant à l'échelle de la formation stellaire. Les astronomes en concluent que les deux étoiles ont grandi à distance l'une de l'autre, avant de se rencontrer.
En 2019, les astronomes avaient obtenu une première image du système, sans mesure de son mouvement orbital. Huit ans plus tard, ils ont croisé les données d'ALMA, du VLA, de James Webb et du VLT pour calculer, pour la première fois, la trajectoire commune des deux étoiles. En effet, chaque instrument fonctionne dans une longueur d'onde différente, du submillimétrique pour ALMA à l'infrarouge pour James Webb et le VLT, en passant par le domaine radio pour le VLA. Cette trajectoire est fortement excentrique, presque parabolique. Sur une telle orbite, les deux étoiles se rapprochent une seule fois avant de s'éloigner presque indéfiniment l'une de l'autre. Les chercheurs datent ce point de passage à environ 60 ans avant leurs observations.
Les deux étoiles possèdent chacune un disque de matière, mais ces disques n'ont pas la même orientation. Un tel désalignement est incompatible avec une croissance au sein d'un disque unique. Ces conclusions ont été publiées début septembre dans Nature Astronomy parYao Wang, de l'université Jiao Tong de Shanghai.
« Pour la première fois, nous avons pu observer deux étoiles massives tourner l'une autour de l'autre alors qu'elles étaient encore en formation », a déclaré Yichen Zhang, astronome à l'université Jiao Tong de Shanghai et responsable de l'équipe. Selon Rubén Fedriani, de l'Instituto de Astrofísica de Andalucía, à Grenade, chaque télescope a livré une pièce différente du puzzle.
Dès 2019, le débat sur la formation des couples d'étoiles massives se situait entre naissance commune et rapprochement tardif.
Sur cette question, Yichen Zhang, alors associé à des chercheurs du RIKEN, au Japon, et de l'université Chalmers, en Suède, avait publié une étude sur ce système dans Nature Astronomy. Zhang et ses collègues avaient alors mesuré une masse combinée d'au moins 18 fois celle du Soleil, une séparation d'environ 27 milliards de kilomètres entre les deux étoiles, soit six fois la distance entre le Soleil et Neptune, et une période orbitale d'au plus 600 ans.
Ces chiffres étaient compatibles avec le scénario privilégié à l'époque pour les couples d'étoiles massives. Selon cette hypothèse, un disque de gaz unique se fragmente en deux embryons stellaires. Ces deux étoiles naissent alors ensemble, à partir d'une réserve de gaz commune. Plus largement, environ 90 % des étoiles massives possèdent un compagnon. Les astronomes expliquent une grande partie de ces couples par cette fragmentation de disque.