«J’ai découvert une étoile par hasard»

Au centre de la Voie Lactée, les conditions sont si inhospitalières que les étoiles ne peuvent pas s’y former. Néanmoins, il existe de nombreuses jeunes stars dans cette région – une explication reste encore à trouver. Aujourd’hui, les chercheurs ont découvert un autre objet jeune : l’étoile X3a n’a que quelques dizaines de milliers d’années et se situe à quelques années-lumière du trou noir au centre de la Voie lactée. Florian Peißker de l’Université de Cologne explique comment cela est possible dans une interview avec World of Physics.

Monde de la physique : à quoi ressemble le centre de notre galaxie ?

Florian Peißker : Au centre de notre galaxie se trouve un trou noir supermassif, appelé Sagittarius A*. La zone autour de ce trou noir est très dynamique et imprégnée de rayonnements de haute énergie tels que les UV ou les rayons X. Les températures sont élevées. Ce n’est en réalité pas un environnement propice à la formation d’étoiles.

Pourquoi pas?

Pour que les étoiles se forment, il faut un nuage de gaz et de poussière suffisamment dense dans lequel se forment des amas. Les amas accumulent alors de plus en plus de matière et finissent par s’effondrer sous l’influence de leur propre gravité, formant des étoiles. Cependant, à proximité du trou noir, d’énormes forces de marée tirent sur ces nuages, de sorte qu’ils ne peuvent pas y atteindre la densité requise. De plus, les grumeaux sont à nouveau immédiatement déchirés en raison des températures élevées et des rayonnements destructeurs. Les étoiles ne peuvent pas se former à proximité d’un trou noir supermassif comme Sagittarius A*. Curieusement, il existe encore de nombreuses jeunes étoiles au centre de notre galaxie. Cette circonstance est appelée le « paradoxe de la jeunesse ».

Quelles observations avez-vous faites au centre de notre galaxie ?

Le centre galactique est mon axe de recherche depuis longtemps. Pour cette région, je collecte des données d’observation de divers télescopes – dont le Very Large Telescope de l’ESO au Chili et l’Observatoire Keck à Hawaï – et je les évalue à l’aide d’outils spéciaux. Je suis tombé sur une nouvelle étoile proche du Sagittaire A* presque par hasard.

Pouvez-vous décrire plus en détail comment vous avez découvert la nouvelle star ?

L’environnement autour de la nouvelle étoile – un nuage de gaz et de poussière appelé X3 – est connu depuis longtemps. L’objet a une forme pointue qui vient du fait qu’il est constamment soufflé par les vents stellaires. Jusqu’à récemment, cet objet était considéré comme un nuage diffus sans noyau. Alors que je préparais le briefing d’un étudiant en master, j’ai regardé X3 de plus près et j’ai remarqué : Oups, il y a une structure dans le cloud. J’ai ensuite examiné de plus près leur distribution de densité spectrale d’énergie, c’est-à-dire la luminosité à différentes longueurs d’onde. Cela signifie que l’on peut trouver des traces caractéristiques de certains types de sources de rayonnement. Et j’ai pu identifier trois sources compactes au sein de ce nuage de gaz qui émettaient des radiations. L’un d’eux était évidemment une star, X3a.

Qu’avez-vous découvert sur X3a ?

L’étoile X3a brille très intensément dans la région infrarouge moyen. La distribution spectrale du rayonnement émis est typique de celle des jeunes étoiles. Selon nos calculs, X3a est âgé de quelques dizaines de milliers d’années – plus jeune que l’humanité – et à moins d’une année-lumière du trou noir au centre de la Voie lactée. Il est extraordinairement lourd : il a quinze fois la masse de notre soleil et est dix fois sa taille.

Comment expliquez-vous l’existence de cette jeune étoile si proche du trou noir ?

Il y a un amas d’étoiles très lourdes près du trou noir, appelé IRS-13. Il y a probablement un trou noir de taille moyenne au centre de cet amas d’étoiles. IRS-13 s’est probablement formé en dehors du voisinage immédiat de Sagittarius A* et s’est ensuite déplacé vers le trou noir. La friction créée par ce transport aurait pu déclencher la formation d’un plus grand nombre d’étoiles. Nous supposons que X3a s’est formé dans cet amas d’étoiles. Cependant, nous ne pouvons pas dire avec certitude s’il en fait toujours partie ou s’il a été séparé de l’IRS-13 lors du transport.

Qu’avez-vous découvert sur les autres objets compacts présents dans le nuage de gaz X3 ?

Les deux autres sources – nous les appelions X3b et X3c – n’étaient pas des étoiles. X3b s’est avéré être une goutte de gaz chaude formée vers 1995. Il s’est déplacé dans la même direction que X3a pendant un moment puis vers lui. Il a disparu vers 2012. Nous soupçonnons que cet amas s’est formé à l’intérieur de l’enveloppe gazeuse et a ensuite été aspiré par l’étoile X3a. Je trouve totalement fascinant que nous ayons pu observer cette dynamique si directement ! X3c est une masse chaude située à une distance constante de X3a. Il se peut qu’il se soit formé en raison de l’immense pression que le milieu environnant exerce sur le nuage de gaz. Dans ce cas, X3c serait le résultat d’une onde de choc traînante. Il est concevable que notre bébé star ingère également cet amas à un moment donné.

Et quel sort attend X3a ?

La question est : combien de temps cette jeune étoile peut-elle survivre à proximité du trou noir supermassif ? Une possibilité est que l’interaction avec l’environnement augmente et que celui-ci soit détruit. Il est constamment soufflé par les vents stellaires et perd ainsi de la matière, de sorte qu’il ne pourrait plus exister dans quelques milliers d’années. Un scénario alternatif serait qu’il soit suffisamment protégé en tant que partie intégrante de l’amas d’étoiles et puisse y atteindre sa prochaine étape de développement.