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Examiner des étoiles fugueuses du complexe d'Orion

Des chercheurs étudient les jeunes étoiles éjectées de la nébuleuse d'Orion pour comprendre la formation des étoiles.

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Les étoiles se forment souvent en groupes appelés amas à partir de régions denses dans de grandes nuages de gaz. Dans leurs premières étapes, ces amas peuvent évoluer rapidement, ce qui peut entraîner l'éjection de certaines étoiles à grande vitesse. Bien qu'on sache beaucoup sur les étoiles brillantes et massives qui sont éjectées, on ne sait pas autant sur les étoiles plus petites, même si elles sont probablement plus courantes.

Pour en savoir plus sur ces étoiles plus petites, les scientifiques ont observé 27 candidates qui pourraient être des étoiles « en fugue » ayant quitté l'Amas de la Nébuleuse d'Orion (ONC). Ces observations ont utilisé du matériel avancé qui aide à identifier les jeunes étoiles et à déterminer leurs mouvements.

L'Amas de la Nébuleuse d'Orion

L'Amas de la Nébuleuse d'Orion est un groupe d'étoiles proches qui est encore en train de se former. Il est situé à environ 400 années-lumière de nous et a environ 4 millions d'années. Cet amas est un endroit parfait pour les chercheurs pour étudier comment les étoiles se forment et évoluent, car il est riche en jeunes étoiles et en gaz dense.

Pourquoi étudier les étoiles en fugue ?

Les étoiles en fugue, ou étoiles qui ont été éjectées de leurs amas, fournissent des informations précieuses sur l'âge et la formation des amas d'étoiles. En étudiant ces étoiles, les scientifiques peuvent obtenir des indices sur la rapidité avec laquelle les étoiles se forment et ce qui influence leur développement. Les âges d'éjection de ces étoiles peuvent également aider à estimer les âges de leurs amas parents.

Comprendre les étoiles en fugue peut aussi éclairer les processus qui régissent la Formation des étoiles. Les chercheurs espèrent découvrir comment ces éjections se produisent et quels facteurs y contribuent.

Identification des candidates en fugue

Les chercheurs ont sélectionné 27 candidates de haute priorité dans l'ONC en se basant sur des études précédentes qui indiquaient que ces étoiles auraient pu être éjectées. Ils se sont concentrés sur des étoiles montrant des signes de jeunesse, comme la présence de lithium et d'hydrogène dans leurs spectres. Les candidates ont également été choisies en fonction de leurs âges attendus, ce qui aiderait à déterminer leur éjection de l'ONC.

Observations spectroscopiques

Le travail d'observation a eu lieu à l'Observatoire Las Campanas, où les astronomes ont utilisé un instrument spécial appelé MIKE pour analyser la lumière des étoiles candidates. Les observations ont couvert une large gamme de longueurs d'onde, permettant à l'équipe de détecter des caractéristiques clés qui indiquent les âges et les mouvements des étoiles.

Les données collectées ont été traitées pour nettoyer les observations et s'assurer que des mesures précises pouvaient être faites. Les scientifiques ont ensuite recherché deux indicateurs importants de jeunesse : le lithium et l'hydrogène. La présence de lithium dans les étoiles indique qu'elles sont relativement jeunes car les étoiles plus anciennes brûlent le lithium et le perdent de leurs couches extérieures.

Résultats des observations

Après avoir analysé les données, l'équipe a confirmé que 10 des 27 étoiles observées montraient des signes significatifs de jeunesse. Cinq de ces étoiles avaient également une émission d'hydrogène, ce qui pourrait indiquer qu'elles produisent activement de nouveau matériel.

Ces découvertes sont importantes car elles suggèrent que ces étoiles ont effectivement été éjectées de l'ONC et font partie de sa structure évolutive. Les chercheurs ont ensuite calculé les âges de ces étoiles en fonction de leurs mouvements et de la durée depuis laquelle elles ont été probablement éjectées de l'amas.

Âges d'éjection et trajectoires

En utilisant les données collectées, les chercheurs ont pu retracer les mouvements des étoiles en fugue en arrière dans le temps. Ce processus aide à estimer combien de temps il y a eu l'éjection des étoiles de l'ONC et à quelle distance leurs trajectoires les ont emmenées de l'amas.

La plupart des étoiles avaient des temps d'éjection allant de 2,5 à 4,7 millions d'années. Notamment, une étoile a établi un nouveau record pour l'étoile en fugue la plus ancienne connue de l'ONC, suggérant que la formation des étoiles dans cette région est en cours depuis longtemps.

Examen d'autres origines possibles

Bien que l'ONC soit un candidat solide pour l'origine de ces étoiles en fugue, les chercheurs ont également examiné d'autres amas à proximité pour voir si les étoiles pouvaient provenir de là. Ils ont vérifié les mouvements et les positions de ces étoiles par rapport à des amas connus dans la région.

L'analyse a révélé que certaines étoiles pourraient être plus étroitement liées à d'autres amas, mais la majorité a montré des preuves solides de provenance de l'ONC. En particulier, certaines étoiles avaient des trajectoires qui les rendaient beaucoup plus susceptibles d'avoir été éjectées de l'ONC plutôt que d'un autre groupe à proximité.

Implications pour la formation des étoiles

Les données recueillies aideront à affiner les modèles de formation des étoiles dans les amas. Comprendre à quelle vitesse les étoiles peuvent se former et leur dynamique d'éjection peut fournir des informations plus approfondies sur le processus de formation des étoiles.

Les résultats indiquent également l'efficacité de la formation des étoiles dans l'ONC, suggérant qu'elle pourrait se dérouler à un rythme plus lent que ce qu'on pensait auparavant. Il semble que des facteurs comme les champs magnétiques et le flux de matériel provenant des jeunes étoiles jouent des rôles clés dans la régulation du processus de formation.

Résumé

Cette étude éclaire la dynamique des étoiles plus petites et éjectées de l'Amas de la Nébuleuse d'Orion. Les chercheurs ont identifié 10 jeunes étoiles qui avaient été éjectées de l'amas et ont analysé leurs propriétés et mouvements. Les résultats donnent une image plus claire de la formation des étoiles dans l'ONC et aident à affiner la compréhension de l'évolution des amas au fil du temps.

En examinant les âges et les mouvements de ces étoiles en fugue, les scientifiques peuvent mieux prédire comment se comportent les amas d'étoiles et ce qui influence leur croissance. Cette recherche contribue au domaine plus large de l'astronomie, améliorant notre compréhension des cycles de vie des étoiles et de leurs processus de formation.

L'étude continue des étoiles en fugue promet de révéler encore plus sur l'univers et comment les étoiles interagissent au sein de leurs amas. À mesure que de nouvelles données et techniques seront disponibles, les chercheurs continueront d'explorer les complexités de la formation et de l'évolution des étoiles, cherchant à percer les mystères du cosmos.

Source originale

Titre: Low-mass Runaways from the Orion Nebula Cluster -- Kinematic Age Constraints on Star Cluster Formation

Résumé: In their early, formative stages star clusters can undergo rapid dynamical evolution leading to strong gravitational interactions and ejection of ``runaway'' stars at high velocities. While O/B runaway stars have been well studied, lower-mass runaways are so far very poorly characterised, even though they are expected to be much more common. We carried out spectroscopic observations with MAG2-MIKE to follow-up 27 high priority candidate runaways consistent with having been ejected from the Orion Nebula Cluster (ONC) $>2.5$ Myr ago, based on Gaia astrometry. We derive spectroscopic youth indicators (Li \& H$\alpha$) and radial velocities, enabling detection of bona fide runaway stars via signatures of youth and 3D traceback. We successfully confirmed 10 of the candidates as low-mass Young Stellar Objects (YSOs) on the basis of our spectroscopic criteria and derived radial velocities (RVs) with which we performed 3D traceback analysis. Three of these confirmed YSOs have kinematic ejection ages $>4\:$Myr, with the oldest being 4.7~Myr. This yields an estimate for the overall formation time of the ONC to be at least $\sim 5\:$Myr, i.e., about 10 free-fall times, and with a mean star formation efficiency per free-fall time of $\bar{\epsilon}_{\rm ff}\lesssim0.05$. These results favor a scenario of slow, quasi-equilibrium star cluster formation, regulated by magnetic fields and/or protostellar outflow feedback.

Auteurs: Muhammad Fajrin, Joseph J. Armstrong, Jonathan C. Tan, Juan Farias, Laurent Eyer

Dernière mise à jour: 2024-02-19 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2402.12258

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2402.12258

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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