Accurate proper motions of the protostellar system VLA1623-2417

Imaginez le ciel nocturne non pas comme une peinture statique, mais comme une piste de danse cosmique bouillonnante où les étoiles naissent, tournoient et parfois s'entrechoquent. Pour comprendre comment ces familles stellaires se forment et évoluent, les astronomes doivent suivre leurs mouvements avec une précision incroyable. C'est la science de l'astrométrie, l'art de mesurer exactement où se trouvent les objets et à quelle vitesse ils se déplacent à travers le ciel. Imaginez que vous essayez de déterminer si deux voitures sur une autoroute roulent l'une vers l'autre, s'éloignent l'une de l'autre, ou se contentent de rouler dans la même voie en prenant des clichés de leurs positions à plusieurs années d'intervalle. Pour les plus jeunes et les plus cachées des étoiles bébés — appelées protostars — cela est particulièrement délicat car elles sont enveloppées de lourdes couvertures de poussière qui bloquent la lumière visible. Pour voir à travers ce brouillard, les astronomes utilisent de gigantesques radiotélescopes qui agissent comme des yeux surpuissants, écoutant les ondes radio émises par ces bébés. En suivant ces minuscules mouvements sur des décennies, les scientifiques peuvent comprendre les forces invisibles, comme la gravité, qui attirent ces étoiles ou les projettent au loin, nous aidant ainsi à comprendre la pouponnièrechaotique où notre propre Soleil a pu un jour vivre.

Dans une nouvelle étude, une équipe d'astronomes a porté un regard approfondi sur une célèbre famille cosmique appelée VLA 1623–2417. Il ne s'agit pas seulement d'une seule étoile bébé ; c'est un système quadruple complexe, ce qui signifie qu'il possède quatre composantes distinctes interagissant dans un tango gravitationnel serré. Le système est situé à environ 137,3 parsecs (environ 448 années-lumière) dans un nuage de gaz et de poussière connu sous le nom de cœur d'Ophiuchi A. La famille se compose d'une paire binaire serrée (deux étoiles orbitant étroitement l'une autour de l'autre, nommées Aa et Ab), d'une troisième étoile (B) orbitant autour d'elles à une certaine distance, et d'un quatrième membre (W) qui traîne un peu plus loin vers l'ouest.

Les chercheurs, dirigés par Ricardo Hernández Garnica, ont décidé de jouer les détectives avec une archive massive de données. Ils ont rassemblé 37 observations différentes prises sur une période d'environ 34,5 ans en utilisant certains des radiotélescopes les plus puissants du monde : le VLA (Very Large Array) et l'ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), ainsi que des données plus anciennes provenant des réseaux SMA et BIMA. En recousant ces clichés, ils ont créé un film haute définition du mouvement du système, permettant de mesurer les « mouvements propres » — la vitesse réelle et la direction dans laquelle chaque étoile se déplace à travers le ciel — avec une précision sans précédent.

Voici ce qu'ils ont trouvé, détaillé par membre de la famille :

Le couple serré (Aa et Ab)
La paire la plus intérieure, Aa et Ab, sont séparées par seulement environ 30 unités astronomiques (ua) — une distance qui correspond approximativement à la taille de notre système solaire entier. L'étude a révélé qu'elles orbitent bel et bien l'une autour de l'autre. Cependant, comme l'équipe n'avait que les données d'environ 11 ans sur cette paire spécifique, elle n'a capturé qu'une infime partie de leur orbite (comme regarder une voiture passer devant votre maison pendant 10 secondes et essayer de deviner la durée totale de son tour de piste). Bien qu'ils puissent voir les étoiles bouger, ils ne peuvent pas encore calculer la masse exacte des étoiles ni la forme complète de leur orbite avec une certitude totale. Les données suggèrent qu'elles s'éloignent l'une de l'autre, mais l'orbite est si longue (estimée entre 400 et 500 ans) que 11 ans n'est qu'un clin d'œil à l'échelle du temps cosmique.

Le frère du milieu (B)
L'étoile B est l'enfant du milieu, orbitant autour de la paire Aa/Ab à une distance d'environ 300 ua. L'équipe a suivi B pendant 34,5 ans. Leurs mesures montrent que B se rapproche lentement de la paire Aa/Ab. Ce mouvement vers l'intérieur confirme que B est liée par la gravitation à la paire intérieure ; elles forment une véritable unité familiale, et non de simples inconnus de passage. Les calculs suggèrent que l'ensemble du système A/B possède une masse totale d'environ 2 fois la masse de notre Soleil.

L'exclu (W)
La découverte la plus excitante concerne VLA 1623–2417 W, l'étoile située à environ 10 secondes d'arc (environ 1 400 ua) du groupe principal. Pendant longtemps, certains scientifiques pensaient que W pourrait être une étoile « fugitive » — un membre de la famille expulsé violemment par un coup de fronde gravitationnel lors d'une rencontre chaotique précoce.

Les nouvelles données l'excluent complètement. En mesurant le mouvement de W sur 32,5 ans, l'équipe a découvert que W se dirige en fait vers le système A/B à une vitesse de 1 à 2 kilomètres par seconde. Si W avait été éjectée, elle s'éloignerait, et non l'inverse. Alors, que fait W ? Les auteurs suggèrent deux possibilités : soit W ne fait pas partie de la famille du tout et n'est qu'une voisine se déplaçant par hasard dans la même direction générale, soit elle est un membre de la famille sur une orbite très étrange et très inclinée qui la rapproche des autres en ce moment même.

Un jet unidirectionnel ?
L'étude a également remarqué quelque chose d'étrange autour de l'étoile W. Dans certaines images radio, il y a une faible « queue » de matière s'étendant vers l'ouest, perpendiculairement au disque de W. Cela ressemble à un jet de gaz projeté, mais dans une seule direction. Habituellement, les jets sortent des deux pôles d'une étoile comme un tuyau d'arrosage à double sortie. Les auteurs suggèrent que W pourrait générer un « jet unidirectionnel », peut-être parce que quelque chose bloque l'autre côté, bien qu'ils admettent avoir besoin de télescopes plus sensibles pour en être certains.

L'essentiel
Ce papier ne se contente pas de fournir de meilleurs chiffres ; il change l'histoire de la façon dont cette famille se comporte. Il prouve que la théorie de l'étoile « fugitive » pour W est erronée. Il confirme que le trio intérieur (Aa, Ab et B) est un système gravitationnel lié. Et bien qu'il ne puisse pas encore résoudre la masse exacte de la binaire intérieure (Aa/Ab) car ils doivent les observer plus longtemps, il fournit la carte la plus précise de leurs mouvements à ce jour.

Les auteurs précisent avec prudence que, bien qu'ils aient résolu le mystère de la direction de W, la danse orbitale complète de la binaire intérieure reste un puzzle pour l'avenir. Ils suggèrent qu'avec encore plus de données provenant de télescopes de nouvelle génération comme le SKA ou le ngVLA, nous pourrons enfin peser parfaitement ces étoiles bébés et comprendre exactement comment elles se sont formées. Pour l'instant, nous savons que VLA 1623–2417 est une famille stable et interactive où « l'exclue » est en train de rentrer à la maison, ou du moins marche dans la même direction.