Origine du Système solaire : la théorie du Little Bang est confortée par le nuage de Rho Ophiuchi

L’effondrement gravitationnel du nuage de gaz et de poussières à l’origine du Système solaire aurait bien été causé par l’onde de choc produite par l’explosion d’une supernova d’après de nouvelles études basées sur l’observation d’une célèbre région de formation d’étoiles dans la Voie lactée.

Lorsque l’on pointe un télescope suffisamment puissant en direction du bord de la constellation d’Ophiuchus et pas très loin de l’étoile Antarès, la fameuse étoile binaire de la constellation du Scorpion qui contient une supergéante rouge, on peut observer l’une des régions de formation d’étoiles les plus proches du Système solaire. Il s’agit du complexe de Rho Ophiuchi qui apparaît divisé en deux nuages moléculaires poussiéreux principaux, LDN 1688 et LDN 1689.

Cette région de formation d’étoiles est à environ 420 années-lumière du Système solaire et elle tire son nom de la présence d’une étoile multiple constituée de deux étoiles doubles ρ Ophiuchi. Elle contient donc de jeunes protoétoiles dans des amas stellaires résultant de l’effondrement et de la fragmentation gravitationnelle des nuages moléculaires. De fait, c’est un laboratoire de choix pour observer aujourd’hui les processus ayant mené à la naissance du Soleil et de son cortège planétaire il y a plus de 4,5 milliards d’années.

On ne sera donc pas surpris du titre d’un article que vient tout juste de publier dans Nature Astronomy une équipe internationale d’astronomes : A Solar System formation analogue in the Ophiuchus star-forming complex.

La cosmochimie isotopique, clé de la cosmogonie
L’article s’inscrit dans une problématique et une thématique de recherche qui remontent aux années 1970 et qui relèvent de ce que l’on a pu appeler la théorie du Little Bang. Elle est exposée dans des articles que Futura lui avait déjà consacrés et dont certains sont ci-dessous. Pour faire court, la théorie et les observations concernant des nuages moléculaires poussiéreux ne permettent pas de les faire s’effondrer gravitationnellement pour donner une protoétoile entourée d’un disque protoplanétaire, permettant de rendre compte de la naissance du Système solaire.

On pouvait faire intervenir des collisions entre de tels nuages, collisions conduisant à des ondes de choc de compression permettant de surmonter les barrières à l’effondrement gravitationnel. Mais, on pouvait aussi produire de telles ondes à l’occasion de l’explosion en supernova d’une étoile massive contenant au moins 8 à 10 fois la masse du Soleil. Or, non seulement on observe bien ce genre d’astre dans les amas ouverts qui sont des pouponnières de jeunes étoiles mais la découverte de traces éteintes de radioactivité dans les noyaux contenus dans la célèbre météorite d’Allende avait donné du poids à la théorie de la supernova, c’est-à-dire la théorie cosmogonique du Little Bang.

Les cosmochimistes avaient en effet découvert dans Allende les produits de la désintégration radioactive d’un isotope à courte durée de vie de l’aluminium : 26Al. Il semblait évident de prime abord que cet isotope avait été créé par l’explosion d’une supernova et que les noyaux résultant de la nucléosynthèse avaient été injectés rapidement dans la nébuleuse protosolaire, qui allait s’effondrer à l’occasion de l’onde de choc de l’explosion. Mais une variante sans Little Bang avait été avancée récemment, faisant produire les noyaux d’aluminium-26 dans une coquille de matière éjectée par une étoile de type Wolf-Rayet.

Des scénarios testables par des observations à plusieurs longueurs d’onde
Pour tenter de trancher entre les deux modèles cosmochimiques expliquant les observations dans les météorites, les astrophysiciens ont étudié la région de formation d’étoiles d’Ophiuchus avec plusieurs instruments relevant de divers types d’astronomie.

La répartition et les flux d’isotopes d’Aluminium-26 ont été mis en évidence par l’astronomie gamma via l’observatoire Compton Gamma Ray, un vétéran de 30 ans de la Nasa qui a donc permis de détecter les photons gamma émis lors de la désintégration des noyaux de 26Al. Les nuages moléculaires contenant des noyaux plus denses où vont naître des étoiles et les amas stellaires ont, eux, été étudiés à des énergies bien plus basses relevant des rayonnements infrarouges et millimétriques observés par les missions Herschel et Planck de l’ESA.

On voit alors que des flux de 26Al vont des amas stellaires où se trouvent des étoiles de Wolf-Rayet et leurs puissants vents de matière et où se produisent fréquemment des supernovae. En modélisant ces amas il est possible de prendre en compte et d’évaluer l’importance des diverses sources d’aluminium-26. L’analyse statistique des données multispectrales à la lumière de la mobilisation utilisée suggère maintenant que le processus dominant de formation des isotopes de l’aluminium et d’enrichissement des nébuleuses protoplanétaires est bien celui de l’explosion de supernovae. Comme la région de formation d’étoiles Rho Ophiuchi est typique, on peut s’attendre à ce que les conclusions obtenues par les chercheurs soient valables non seulement pour la formation du Système solaire mais aussi pour bien d’autres étoiles avec des exoplanètes dans la Voie lactée.

Toutefois, les travaux présentés dans l’article de Nature suggèrent aussi que les abondances de 26Al peuvent être différentes de plusieurs ordres de grandeur entre les différents systèmes planétaires. Or, dans le cas du Système solaire, on sait que l’aluminium-26 a été une source de chaleur importante au début de l’histoire des planètes et des embryons de planètes rocheuses. On peut donc s’attendre à ce que des exoplanètes telluriques nées dans des régions riches en 26Al soient moins riches en eau, ce qui a bien sûr des implications pour les chercheurs en exobiologie.

Source : https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/formation-systeme-solaire-origine-systeme-solaire-theorie-little-bang-confortee-nuage-rho-ophiuchi-17041/

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