La formation d’une étoile

La formation d’une étoile, formidable cuisine universelle où les ingrédients prennent forme pour forger les astres les plus variés

Infrared Trifid
Credit: J. Rho (SSC/Caltech), JPL-Caltech, NASA

Cet article s’appuie sur l’ouvrage  Le Destin de l’Univers (Tome 1): Trous noirs et énergie sombre de Jean-Pierre Luminet

La formation d’une étoile

Nuages interstellaires et pouponnières d’étoiles

La formation d’une étoile prend source au sein de vastes nuages interstellaires, composés essentiellement de … vide! En effet, si l’on doit comparer la densité de matière dans un nuage interstellaire à celle de l’atmosphère terrestre, la présence d’atomes est de quelques milliards de milliards inférieure dans celui-ci. En contrepartie, leurs dimensions sont telles qu’ils contiennent la masse de plusieurs milliers d’étoiles telles que notre Soleil. La matière est donc bien présente pour former les étoiles.

Les nuages interstellaires comptent principalement des atomes d’hydrogène et d’hélium mais aussi des traces d’éléments tels que le carbone, l’azote ou le fer. Dans les zones les plus denses, tandis que l’hydrogène s’organise en molécules, les autres atomes vont s’organiser en agrégats ou poussières, ce, sous l’effet de la force de gravité.

Turbulences dans les rouages

Le froid régnant dans notre nuage empêche toute agitation thermique, la force de gravitation a alors champ libre pour agglomérer à foison toute ces poussières et molécules. Or, le taux de formation d’étoiles est restreint. Pour information, seulement 1% de la masse d’un nuage formera des étoiles dans une galaxie telle que notre Voie Lactée.

Ce frein est dû d’une part aux perturbations qui agitent le nuage, et d’autre part aux champs magnétiques auxquels ils sont soumis.

Les perturbations, dues aux mouvements de rotation des galaxies génèrent des collisions de nuages qui fragmentent les molécules et agrégats. Tandis que les champs magnétiques agissent sur les ions et limitent la condensation du nuage.

Trouver les bonnes conditions

Seules des perturbations particulières peuvent déclencher la formation d’étoiles. Trois mécanismes sont connus pour donner naissance à des étoiles:

1. Dans les galaxies spirales, comme la Voie Lactée, les bras, chargés de matière, tournent autour du bulbe central. Cet excès de densité de matière, s’accompagne d’une compression due à la rotation et donne lieu aux conditions de condensation d’étoiles.
2. Naissance et déclin. Lors de la naissance d’un astre, le rayonnement émis chauffe et comprime l’environnement jusqu’à condensation en de nouvelles étoiles. De même la mort d’un astre en supernova génère des débris à haute énergie qui balaient l’environnement et transforment le nuage environnant en véritable pouponnière d’étoiles.
3. Enfin,  lorsque des galaxies entrent en interaction, le noyau central est agité de violents remous cataclysmiques. La rencontre entre deux galaxies conduit à l’accumulation de gaz et déclenche un effondrement gravitationnel dans certaines régions, ceci conduit à une flambée d’étoiles. On parle de « starbust galaxies ».

Voir la suite de cet article dans les 4 étapes de formation d’une étoile