Les étoiles massives sont rares mais elles sont à l’origine des éléments lourds et leur souffle influence la naissance des autres étoiles. Les observations du radiotélescope Alma viennent de suggérer pour la première fois que les étoiles massives se formaient comme des étoiles légères.

La majorité des étoiles dans la <a tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/univers-voie-lactee-3729/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Voie lactée" data-number data-copy="La Voie lactée est le nom de notre galaxie. Foyer du Système solaire, elle est de type spiral, s’étend sur environ 100.000 années-lumière et contient 100 à 400 milliards d’étoiles. À cela il faut ajouter au moins autant de planètes.
Depuis la Terre, on ne peut observer qu’une coupe transversale…” data-image=”https://fr.cdn.v5.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/7/7/7/777b761907_120668_voie-lactee-galaxie.jpg” data-url=”/sciences/definitions/univers-voie-lactee-3729/” data-more=”Lire la suite”>Voie lactée sont des <a tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/astronomie-naine-rouge-31/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Naine rouge" data-number data-copy="Les naines rouges sont les plus petites et les plus faibles des étoiles. Environ 80 % des étoiles sont des naines rouges, mais aucune n'est visible à l'œil nu depuis la Terre.
Comme leur luminosité est très faible (environ 1 % au plus de celle du Soleil), les plus petites d’entre elles doivent…” data-image=”https://fr.cdn.v5.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/d/b/d/dbdabe04e7_50034118_gliese-581-naine-rouge-eso.jpg” data-url=”/sciences/definitions/astronomie-naine-rouge-31/” data-more=”Lire la suite”>naines rouges, elles sont souvent en couple et chacune est peu massive, pesant moins que notre <a tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/univers-soleil-3727/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Soleil" data-number data-copy="Etoile centrale du système solaire.
Le Soleil est l’étoile la plus proche de la Terre, dont elle est distante d’environ 150 millions de kilomètres. Le Soleil est situé à 8,5 kparsecs du centre de la Voie lactée. Dans la classification des étoiles, le soleil est une étoile de type G2.
La masse…” data-image=”https://fr.cdn.v5.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/1/d/9/1d9cd1d45f_50034577_eruption.jpg” data-url=”/sciences/definitions/univers-soleil-3727/” data-more=”Lire la suite”>Soleil. Lorsque l’on veut parler d’étoiles massives, il s’agit en général d’étoiles contenant au moins huit <a tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/physique-masse-15213/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Masse" data-number data-copy="La masse est une propriété physique fondamentale d’un corps. Elle rend compte, dans une bonne approximation, de la quantité de matière contenue dans ce corps indépendamment de l’endroit où&nbsp;il se trouve.
L’unité de la masse : le kilogramme
La masse se représente par le symbole m et, dans…” data-image=”https://fr.cdn.v5.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/8/4/b/84b0382c5e_80528_masse.jpg” data-url=”/sciences/definitions/physique-masse-15213/” data-more=”Lire la suite”>masses solaires. Ces étoiles ont une courte durée de vie car leurs masses leur permettent d’utiliser à plein des cycles de réactions de <a tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/physique-fusion-15305/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Fusion" data-number data-copy="Le terme de « fusion » désigne un phénomène de changement d’état de la matière, plus exactement le passage de l’état solide à l’état liquide. La transition de phase inverse s’appelle la solidification.
Le point de fusion de l’eau, en d’autres termes la température à laquelle la glace se…” data-image=”https://fr.cdn.v5.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/7/d/0/7d0df59f3c_82086_fusion.jpg” data-url=”/sciences/definitions/physique-fusion-15305/” data-more=”Lire la suite”>fusion thermonucléaire avec, en tout premier lieu, le fameux <a tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/physique-cycle-cno-5016/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Cycle CNO" data-number data-copy="Le cycle CNO, pour Carbon (Carbone), Nitrogen (Azote), Oxygene, (Oxygène)&nbsp; en anglais, est l'un des cycles de réactions thermonucléaires faisant briller les étoiles de la séquence principale. Il a été découvert à la fin des années 30 au siècle dernier par le prix Nobel Hans Bethe.
(Crédit : CSIRO Australia 2004).” data-url=”/sciences/definitions/physique-cycle-cno-5016/” data-more=”Lire la définition”>cycle CNO du <a tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/chimie-carbone-3873/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Carbone" data-number data-copy="Élément indispensable à la vie et en chimie organique, le carbone forme plus de composés que tous les autres éléments chimiques réunis.
Généralités
Symbole : CNuméro atomique : 6Électrons par niveau d’énergie : 2, 4Masse atomique : 12,011 uIsotopes les plus stables : 12C stable avec six…” data-image=”https://fr.cdn.v5.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/2/1/9/2198868bcb_69707_carbone.jpg” data-url=”/sciences/definitions/chimie-carbone-3873/” data-more=”Lire la suite”>carbone de Bethe-Weizsäcker. Elles ne deviendront jamais des naines blanches mais finiront par exploser en <a tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/univers-supernova-60/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Supernova" data-number data-copy="Une supernova est l'explosion cataclysmique d'une étoile qui, pendant un temps, peut briller plus vivement qu'une galaxie entière composée de centaines de milliards d'étoiles. On distingue essentiellement deux grandes familles de supernovae&nbsp;: les SN II et les SN Ia.
Extrait du…” data-image=”https://fr.cdn.v5.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/a/9/4/a940132305_50034136_supernova1987a.jpg” data-url=”/sciences/definitions/univers-supernova-60/” data-more=”Lire la suite”>supernovae, donnant des étoiles à neutrons, et si elles sont particulièrement massives, des trous noirs, et ce, en moins de quelques centaines de millions d’années.

Bien que rares, ces étoiles ont un rôle essentiel dans l’évolution chimique des galaxies et donc aussi dans les conditions permettant l’apparition de la vie comme l’explique l’astrophysicienne Yaël Nazé dans la vidéo ci-dessous. En effet, elles sont au cœur de la nucléosynthèse stellaire des éléments du carbone jusqu’au fer que l’on retrouve dans nos cellules. Elles sont aussi très lumineuses, ce qui signifie que le souffle de leur rayonnement va influencer les conditions d'<a tooltip href="https://www.futura-sciences.com/planete/definitions/developpement-durable-eboulement-6515/" class="tooltip-link" data-color="light-green" data-title="Éboulement" data-number data-copy="Un effondrement ou un écroulement est une désolidarisation soudaine et brutale d’une structure naturelle (falaise) ou artificielle (mur, bâtiment) avec chute des matériaux.
Lorsque cet écroulement concerne des roches cohérentes, on peut aussi parler d’éboulement rocheux.
Le résultat de cette…” data-image=”https://fr.cdn.v5.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/f/6/7/f678fd3677_50035322_eboulement-cmic-blog-cc-nc-2.jpg” data-url=”/planete/definitions/developpement-durable-eboulement-6515/” data-more=”Lire la suite”>effondrement des <a tooltip href="https://www.futura-sciences.com/planete/definitions/climatologie-nuage-14525/" class="tooltip-link" data-color="light-green" data-title="Nuage" data-number data-copy="Un nuage correspond à un amas visible de gouttelettes d’eau (et de glace) issues de la condensation et d’aérosols, en suspension dans l’atmosphère d’une planète. Sur Terre, on les retrouve principalement dans la troposphère (la couche la plus basse).
La formation des nuages
La quantité…” data-image=”https://fr.cdn.v5.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/b/7/e/b7e2382b95_59611_mer-nuages-seblino-camptocamporg-cc-30.jpg” data-url=”/planete/definitions/climatologie-nuage-14525/” data-more=”Lire la suite”>nuages moléculaires et poussiéreux qui vont donner lieu à la naissance de nouvelles étoiles.

Elles sont rares mais gigantesques ! Les étoiles massives, ultra chaudes et brillantes, sont de véritables forges chimiques. Comment fonctionnent ces maîtres de l’univers où naissent les éléments chimiques qui nous entourent ? Les explications de Yaël Nazé, astrophysicienne à l’Institut d’astrophysique de Liège. Réalisation et copyright Espace des sciences

Une protoétoile de 10 fois la masse du Soleil

Les astrophysiciens se sont donc donné comme mission l’étude de la formation des étoiles massives depuis un certain temps déjà et aujourd’hui, ils se sont dotés d’un nouvel instrument qui leur donne de nouveaux éléments de réponses, en l’occurrence l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Une équipe de chercheurs japonais s’est ainsi penchée sur la source du nom de G353.273+0.641 (en abrégé G353) située dans la constellation du Scorpion à environ 5.500 années-lumière du Système solaire.

Ce n’est pas encore une étoile massive sur la séquence principale mais bien une <a tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/astronomie-protoetoile-11767/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Protoétoile" data-number data-copy="Un parle de protoétoile en désignant une phase de la formation des étoiles.
Naissance d’une protoétoile
Lorsqu’un nuage moléculaire géant&nbsp;s’effondre et se&nbsp;contracte sous son propre poids, par exemple à cause d’une collision avec un autre nuage ou en raison de l’influence de la…” data-image=”https://fr.cdn.v5.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/9/a/d/9ad446dc14_50038244_protoetoile-orion-hubble-nasa.jpg” data-url=”/sciences/definitions/astronomie-protoetoile-11767/” data-more=”Lire la suite”>protoétoile entourée d’un disque d’accrétion et d’une enveloppe stellaire alimentant encore ce disque et la croissance de la protoétoile dans laquelle les réactions de fusion — et a fortiori CNO — n’ont pas encore vraiment commencé. Elle tire donc son énergie lumineuse du processus de contraction gravitationnelle théorisé au XIXe siècle par Kelvin et Helmoltz.

Les observations permettent de conclure que la protoétoile G353 contient déjà 10 masses solaires et que sa croissance se poursuit. Par chance, c’est la première fois que l’on voit perpendiculairement le plan du disque entourant une protoétoile massive avec Alma ; de jeunes étoiles légères, encore entourées d’un <a tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/univers-disque-protoplanetaire-4444/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Disque protoplanétaire" data-number data-copy="Le disque protoplanétaire d'une jeune étoile est le disque de gaz et de poussière qui l'environne, et où sont susceptibles de se former des planètes.
De récentes études tendent à prouver que des naines brunes, voire des objets célestes encore plus petits et dénommés "planemos", sont également éntourés d’un disque protoplanétaire.” data-url=”/sciences/definitions/univers-disque-protoplanetaire-4444/” data-more=”Lire la définition”>disque protoplanétaire ont déjà été étudiées avec cet instrument, ainsi que des étoiles massives, mais elles étaient vues presque dans le plan du disque les entourant encore.

Un processus universel de formation des étoiles ?

Le signal étudié avec le radiotélescope permet de conclure également que le rayon du disque autour de G353 est huit fois supérieur à celui de l'<a tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/univers-orbite-873/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Orbite" data-number data-copy="Le mot « orbite » est utilisé aussi bien en astronomie qu’en anatomie, avec des sens très différents.
L’orbite en astronomie
En astronomie, l’orbite désigne la trajectoire fermée suivie par un corps céleste autour d’un autre corps céleste de manière périodique, sous l’influence de la…” data-image=”https://fr.cdn.v5.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/9/2/e/92eefd02ac_49145_iss-terre-soleil-nasa-s-marshall-space-flight-center-flickr-cc-nc-20.jpg” data-url=”/sciences/definitions/univers-orbite-873/” data-more=”Lire la suite”>orbite de Neptune, ce qui en fait un des plus petits observés autour d’une protoétoile massive. De façon intéressante, il a été possible de mesurer le taux de chute de la <a tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/matiere-matiere-15841/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Matière" data-number data-copy="On désigne&nbsp;par le terme de matière&nbsp;tout ce qui compose les corps qui nous entourent, tout ce qui a une masse et un volume.
Matière organique, matière azotée, etc.
Il existe différentes familles comme :

la matière organique, qui constitue les êtres vivants (animaux ou végétaux) ou…” data-image=”https://fr.cdn.v5.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/e/7/0/e70ccaaf4a_91935_matiere.jpg” data-url=”/sciences/definitions/matiere-matiere-15841/” data-more=”Lire la suite”>matière de l’enveloppe de gaz trois fois plus grande que le disque autour de G353 vers ce disque. Cela a permis aux astrophysiciens d’estimer l’âge de la protoétoile : 3.000 ans tout au plus. C’est donc la plus jeune protoétoile connue à ce jour et son étude va donc permettre de comprendre les tout premiers phénomènes liés à la naissance d’une étoile massive.

Surtout, ce qui attire l’attention des astrophysiciens spécialisés dans la cosmogonie des étoiles, c’est que le disque entourant G353 n’est pas uniformément brillant donc pas uniforme tout simplement du point de vue de la densité et de la température. Le sud-est du disque est en particulier plus brillant que l’autre partie. C’est une grande première pour un disque autour d’une protoétoile massive avec, en bonus, la découverte d’instabilité montrant que le disque est sur le point de se fragmenter.

Or, on connait des caractéristiques tout à fait similaires dans le cas des protoétoiles de plus petites masses. Cela suggère que le processus à l’œuvre, que ce soit par exemple dans le cas du protosoleil ou de G353, est le même et qu’il existerait donc une sorte de théorie universelle de la naissance des étoiles. Voilà de quoi rendre plus <a tooltip href="https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/chimie-solide-15332/" class="tooltip-link" data-color="purple" data-title="Solide" data-number data-copy="Avec notamment l’état liquide et l’état gazeux, l’état solide est l’un des états de la matière. Dans l’état solide, ions, atomes ou molécules sont fortement liés les un(e)s aux autres et ne disposent que de&nbsp;très peu de liberté de mouvement.
Cristaux et solides amorphes
À l’échelle…” data-image=”https://fr.cdn.v5.futura-sciences.com/buildsv6/images/midioriginal/e/6/8/e6888a7dfb_82227_solide.jpg” data-url=”/sciences/definitions/chimie-solide-15332/” data-more=”Lire la suite”>solide la description de ces naissances, de la Galaxie au moins, et donc l’évolution de notre Voie lactée qui a permis l’apparition de la Vie sur Terre et probablement ailleurs aussi.

Ce qu’il faut retenir

  • Les étoiles plus massives que huit masses solaires sont rares mais elles jouent un rôle très significatif dans l’évolution chimique des galaxies et dans la naissance des autres étoiles.
  • On cherche donc à mieux les comprendre, en particulier leur naissance.
  • Les observations du radiotélescope Alma viennent de montrer pour la première fois que les disques autour des protoétoiles massives et des protoétoiles légères, comme celles à l’origine du Soleil, avaient des points en commun, suggérant un même processus à l’œuvre pour la formation des étoiles de toutes les masses.
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