Une équipe internationale d'astronomes a réfuté une croyance de longue date sur la formation des étoiles.
Depuis les années 1950, les astronomes pensaient que les groupes d'étoiles nouveau-nés obéissaient aux mêmes règles de formation des étoiles, ce qui signifiait que le rapport des étoiles massives aux étoiles plus légères était à peu près le même d'une galaxie à l'autre. Par exemple, pour chaque étoile 20 fois plus massive que le Soleil ou plus, il y aurait 500 étoiles égales ou inférieures à la masse du Soleil.
«C'était une idée vraiment utile. Malheureusement, cela ne semble pas être le cas », a déclaré Gerhardt Meurer, chef de recherche au sein de l'équipe de l'Université Johns Hopkins à Baltimore.
Cette distribution de masse des étoiles nouvellement nées est appelée «fonction de masse initiale», ou FMI. La plupart de la lumière que nous voyons des galaxies provient des étoiles de masse la plus élevée, tandis que la masse totale des étoiles est dominée par les étoiles de masse inférieure qui ne peuvent pas être vues, donc le FMI a des implications dans la détermination précise de la masse des galaxies. En mesurant la quantité de lumière provenant d'une population d'étoiles et en apportant quelques corrections à l'âge des étoiles, les astronomes peuvent utiliser le FMI pour estimer la masse totale de cette population d'étoiles.
Les résultats pour différentes galaxies ne peuvent être comparés que si le FMI est le même partout, mais l'équipe du Dr Meurer a montré que ce rapport des étoiles nouveau-nés de masse élevée à faible masse diffère entre les galaxies. Les petites galaxies «naines», par exemple, forment beaucoup plus d’étoiles de faible masse que prévu.
Pour arriver à cette conclusion, l'équipe du Dr Meurer a utilisé des galaxies dans le cadre du levé HIPASS (HI Parkes All Sky Survey) réalisé avec le radiotélescope Parkes près de Sydney, en Australie. Un relevé radio a été utilisé parce que les galaxies contiennent des quantités substantielles d'hydrogène neutre, la matière première pour former des étoiles, et l'hydrogène neutre émet des ondes radio.
L'équipe a mesuré deux traceurs de formation d'étoiles, les émissions ultraviolettes et H-alpha, dans 103 des galaxies étudiées à l'aide du satellite GALEX de la NASA et du télescope optique CTIO de 1,5 m au Chili.
La sélection des galaxies sur la base de leur hydrogène neutre a donné un échantillon de galaxies de nombreuses formes et tailles différentes, non biaisées par leur histoire de formation d'étoiles.
L'émission H-alpha retrace la présence d'étoiles très massives appelées étoiles O, la naissance d'une étoile de masse plus de 20 fois supérieure à celle du Soleil.
L'émission UV, trace à la fois les étoiles O et les étoiles B moins massives - dans l'ensemble, les étoiles représentent plus de trois fois la masse du Soleil.
L'équipe de Meurer a constaté que le rapport des émissions de H-alpha aux UV variait d'une galaxie à l'autre, ce qui implique que le FMI aussi, du moins à son extrémité supérieure.
"C'est un travail compliqué, et nous avons nécessairement dû prendre en compte de nombreux facteurs qui affectent le rapport H-alpha aux émissions UV, comme le fait que les étoiles B vivent beaucoup plus longtemps que les étoiles O", a déclaré le Dr Meurer.
L'équipe du Dr Meurer suggère que le FMI semble être sensible aux conditions physiques de la région de formation d'étoiles, en particulier la pression du gaz. Par exemple, les étoiles massives sont plus susceptibles de se former dans des environnements à haute pression tels que les amas d'étoiles étroitement liés.
Les résultats de l'équipe permettent une meilleure compréhension d'autres phénomènes récemment observés qui ont intrigué les astronomes, tels que la variation du rapport H-alpha à la lumière ultraviolette en fonction du rayon dans certaines galaxies. Cela a maintenant un sens, car le mélange stellaire varie à mesure que la pression diminue avec le rayon, tout comme la pression varie avec l'altitude sur la Terre.
Le travail confirme les suggestions provisoires faites d'abord par Véronique Buat et ses collaborateurs en France en 1987, puis une étude plus substantielle l'an dernier par Eric Hoversteen et Karl Glazebrook travaillant dans les universités Johns Hopkins et Swinburne qui ont suggéré le même résultat.
Source: CSIRO
