Le télescope Gaia découvre des étoiles « fugitives » s’échappant d’un amas à une vitesse fulgurante

Le télescope spatial européen Gaia a récemment permis aux astronomes de faire une découverte de 55 étoiles massives, dites « fugueuses », qui ont été éjectées de leur amas d’origine à des vitesses incroyables. Ces étoiles, qui se déplacent à environ 100 000 km/h, soit près de 80 fois la vitesse du son, sont issues d’un amas stellaire situé dans le Grand Nuage de Magellan. Les résultats de cette étude ont été publiés dans la revue Nature.

L’amas stellaire R136

Le Grand Nuage de Magellan, une galaxie satellite de la Voie lactée située à environ 158 000 années-lumière, abrite une région massive de formation d’étoiles. Au cœur de cette zone se trouve l’amas R136, un environnement d’une densité extrême où naissent des étoiles parmi les plus massives jamais observées. Certaines d’entre elles dépassent 300 fois la masse de notre Soleil. Ce cadre exceptionnel a permis aux astronomes d’étudier le comportement des jeunes étoiles et d’observer des événements rarissimes, comme l’éjection d’étoiles à des vitesses vertigineuses.

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Les scientifiques pensent que lorsque les nouveau-nés stellaires se croisent et que leurs orbites sont perturbées par la gravité, les étoiles sont exilées des jeunes amas stellaires comme R136, dont on pense qu’ils ont moins de 2 millions d’années. Les chercheurs ont été déconcertés lorsqu’ils ont découvert que R136 avait connu plusieurs événements de fuite importants, dont le deuxième s’était produit assez récemment (du moins à l’échelle cosmique).

D’après les données collectées par Gaia, ces éjections se sont produites en deux vagues distinctes au cours des deux derniers millions d’années. Lors du premier épisode, il y a environ 1,8 million d’années, plusieurs étoiles ont été projetées hors de l’amas peu après leur formation. Plus récemment, il y a 200 000 ans, un deuxième événement a eu lieu, éjectant de nouvelles étoiles, mais avec des caractéristiques différentes. Contrairement à celles du premier épisode, les étoiles de cette seconde vague se déplacent plus lentement et dans des directions plus cohérentes, suggérant une interaction gravitationnelle particulière au sein de l’amas.

Des étoiles « missiles cosmiques » et leur destinée explosive

Au cours des derniers millions d’années, R136 aurait pu se débarrasser d’un tiers de ses étoiles les plus massives grâce à ces deux phénomènes. Alex de Koter, membre de l’équipe et chercheur à l’université d’Amsterdam, a déclaré dans un communiqué : « Nous pensons que le deuxième épisode d’étoiles filantes est dû à l’interaction de R136 avec un autre amas proche qui n’a été découvert qu’en 2012. » Les astronomes pensent que cette proximité pourrait annoncer une future fusion des deux amas.

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Ces étoiles massives, condamnées à de courtes vies, sont vouées à un sort spectaculaire. Alors que notre Soleil, une étoile de taille modeste, vivra environ 10 milliards d’années avant de devenir une naine blanche, les étoiles massives telles que celles de R136 brûlent leur carburant nucléaire à un rythme bien plus rapide. En seulement quelques millions d’années, elles atteignent la fin de leur vie, explosant en supernovas. Ces explosions cataclysmiques laissent derrière elles des trous noirs ou des étoiles à neutrons, et les étoiles en fuite de R136 ne feront pas exception.

En se déplaçant à des vitesses impressionnantes, ces étoiles fugitives s’éloigneront encore davantage de leur amas d’origine avant d’exploser. Certaines d’entre elles parcourront jusqu’à 1 000 années-lumière avant de libérer leur énergie colossale dans l’espace interstellaire. Ce processus pourrait avoir des répercussions importantes sur leur environnement, contribuant à la diffusion d’éléments lourds dans la galaxie et à l’évolution des futures générations d’étoiles.

La découverte d’un phénomène cosmique complexe

L’équipe d’astronomes à l’origine de cette découverte, dirigée par Mitchel Stoop de l’université d’Amsterdam, a pu observer ces étoiles en fuite grâce aux capacités précises de Gaia. Ce télescope, conçu pour surveiller les positions et mouvements de milliards d’étoiles, a permis de multiplier par dix le nombre d’étoiles en fuite connues. Les étoiles massives éjectées de R136 brillent des millions de fois plus intensément que le Soleil et émettent une grande quantité de lumière ultraviolette. Cette radiation pourrait avoir des répercussions au-delà des seules régions où ces étoiles sont nées. 

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Selon Lex Kaper, membre de l’équipe de recherche, cette découverte pourrait modifier notre compréhension de l’impact des étoiles massives sur la structure des galaxies. En effet, le fait qu’un tiers des étoiles les plus massives de R136 aient été éjectées de leur région de naissance dès le début de leur vie implique qu’elles pourraient influer sur des zones bien plus vastes que prévu. Cette influence pourrait s’étendre jusqu’à la réionisation de l’Univers, une phase essentielle de son évolution qui s’est produite environ un milliard d’années après le Big Bang.

La réionisation, causée par la lumière des premières étoiles, a marqué la fin de l’ère de l’aube cosmique, permettant l’émergence de galaxies « normales » telles que nous les connaissons aujourd’hui. Les étoiles massives de l’Univers primitif, similaires à celles observées dans le Grand Nuage de Magellan, auraient donc pu jouer un rôle crucial dans ce processus. Par ailleurs, des astronomes font une étrange découverte aux confins du Système solaire.