L’univers produit des étoiles plus massives que nous pensions

30 Doradus, également connue sous le nom de nébuleuse de la Tarentule, forme un nombre inhabituellement élevé d'étoiles massives.Enlarge / 30 Doradus, également connue sous le nom de nébuleuse de la Tarentule, est formant un nombre inhabituellement élevé d’étoiles massives. NASA

Pour les fans de théâtre, l’Univers peut être un peu déception. La plupart des étoiles qu’il produit actuellement sont rouges M-nains. Avec des masses inférieures à la moitié de celles du Soleil, celles-ci brûler du carburant avec contentement pendant des milliards d’années, puis progressivement se fanent. Étoiles massives, avec 10 fois ou plus le matériau trouvé dans le soleil, va exploser et peut-être laisser un objet exotique comme un trou noir derrière. Mais ce sont des raretés relatives dans le présent Univers.

Ou alors nous avons pensé. Une nouvelle étude d’une région en formation d’étoiles adjacente à la voie lactée a trouvé un excès d’étoiles avec 30 fois ou plus la masse du soleil – et un excès encore plus grand au-dessus de 60 fois la masse du soleil La découverte suggère que nous pourrions voir beaucoup plus supernovae et trous noirs. Et cela implique aussi qu’il pourrait y avoir quelque chose de fondamentalement hors de nos modèles de formation d’étoiles.

Limites à la taille

Les étoiles se forment à partir d’un mélange de gaz et d’autres matériaux qui sont tirés ensemble par gravité. Mais des choses comme le moment cinétique et la chaleur de friction lutter contre l’attraction de la gravité. La formation des étoiles se termine être un acte d’équilibre, avec des limites sur la quantité de matière cela peut s’accumuler avant que l’étoile ne s’enflamme en fusion. Une fois que arrive, la chaleur et la lumière de l’étoile chassera tout matériau il n’a pas déjà ingéré.

Dans l’ensemble, cela fait des étoiles plus petites un résultat plus probable dans le l’univers actuel (la physique était quelque peu différente au début de l’histoire de l’univers, quand il n’y avait guère plus que dense nuages ​​d’hydrogène autour). Donc, si vous sondez un assez grand partie de la galaxie et ensuite tracer le nombre d’étoiles contre leurs masses, vous devriez voir une diminution constante du nombre car la masse monte. Des simulations de formation d’étoiles nous ont permis d’estimer le taux de cette baisse.

Cela implique implicitement que la pente finira par atteindre zéro à une certaine masse. Au-dessus de ce point, formant une étoile à travers cette mécanisme ne devrait plus être possible.

Cela semble fonctionner dans la galaxie voisine, mais il y a eu des indices qu’il ne tient pas dans les zones de formation d’étoiles intense. La plupart de ceux-ci se trouvent à de grandes distances, où les jeunes L’univers a souvent connu des périodes de formation intense d’étoiles, créant ce qu’on appelle des “galaxies étoilées”. Il y a cependant un exemple relativement proche. Le Grand Nuage Magellan, un petit galaxie satellite en orbite autour de la voie lactée, contient une région appelé 30 Doradus. 30 Doradus a un grand nombre de jeunes étoiles, y compris beaucoup de très grandes, y compris éventuellement la plus grande étoile jamais observé.

Starburst

Une grande équipe d’astronomes a donc décidé d’analyser les données de 30 Doradus qui avait été obtenu par une enquête réalisée en utilisant le très Grand télescope. Les travaux ont porté sur les propriétés spectrales de étoiles qui pourraient être résolus individuellement, comme l’analyse de binaire les étoiles peuvent être difficiles, car vous ne savez pas combien contribue. Les informations spectrales ont été utilisées pour estimer la l’âge et la taille des étoiles.

Et il s’est avéré que beaucoup d’étoiles étaient grandes. Parmi les 452 étoiles les astronomes ont pu observer, 247 étaient plus grands que 15 solaires masses, ce qui signifie que tous sont destinés à exploser dans un supernova. Globalement, ces données sont en faveur d’une baisse plus lente de la fréquence avec masse – il semble y avoir plus de très grandes stars que nos modèles suggérer. De ce fait, la masse maximale des étoiles formées en 30 Doradus n’est pas aussi bas que prévu. L’attente a été que 150 masses solaires serait la limite supérieure, mais les chercheurs trouvé celui qui a plus de 200 masses solaires (d’autres chercheurs ont réclamé une étoile dans la région est d’environ 300 masses solaires). Et leur les données ne peuvent exclure les étoiles de 500 masses solaires avec 90% confiance.

Cela ne signifie pas que les chiffres de 30 Doradus sont typiques de la galaxie dans son ensemble, comme les événements starburst impliquent un ensemble distinct des conditions de celle que l’on trouve généralement dans les galaxies matures comme le Voie Lactée. Ce n’est même pas clair que c’est typique des autres étoiles régions, étant donné que c’est la première fois que nous l’avons bien regardée. Mais si c’est le cas, il devrait y avoir beaucoup plus d’étoiles très massives là-bas que nous avons pensé.

À la base, cela signifie que nos modèles de formation d’étoiles sont incomplets et ne rendent pas compte avec succès des conditions de un événement starburst. Mais cela signifie aussi nos attentes pour le taux de divers phénomènes pourraient être très loin. Supernovae se produirait 70 pour cent plus souvent que nous le pensions et produisions trois fois plus beaucoup de métal. Collisions de trous noirs, que nous venons de détecter, devrait se produire à 2,8 fois ce que nous avions précédemment estimé.

Ces chiffres ont une très grande erreur expérimentale, ils sont donc compatible avec une large gamme de valeurs. Mais, comme notre capacité � détecter les événements transitoires et les ondes gravitationnelles augmentent, nous pouvons commencer à mettre des limites sur la fréquence de ces sortes de événements.

Science, 2017. DOI: 10.1126 / science.aan0106 (À propos de DOIs).

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