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La fonction de masse initiale stellaire est-elle universelle?

Peu de questions en astronomie ont suscité des débats aussi vigoureux que celui de savoir si la distribution des masses des étoiles à leur naissance était universelle, ou dépendante des conditions initiales de la formation de l'étoile. Des astronomes financés par l'UE ont donné leur réponse à cette question.
La fonction de masse initiale stellaire est-elle universelle?
Ce que l'on désigne comme la fonction de masse initiale (FMI) stellaire est essentiel pour pratiquement toutes les branches de l'astrophysique, de la science des planètes à l'évolution des amas stellaires en passant par l'enrichissement chimique du milieu interstellaire. L'une des premières tentatives pour déterminer la forme de la FMI date des années 1950. Il a été observé que la FMI des étoiles de champ galactique de proximité était bien décrite par une loi de puissance.

Dans le cadre du projet FEEDGAL (Feedback regulated star formation in diverse galactic environments), financé par l'UE, des astronomes se sont concentrés sur les régions de formation d'étoiles et les jeunes amas stellaires dans la galaxie de la Voie lactée. Ils ont combiné des simulations numériques avec des méthodes statistiques, et les résultats ont été comparés avec des données d'observation de pointe.

L'équipe du projet FEEDGAL a utilisé le code magnétohydrodynamique pour le maillage adaptatif des flux de fluides magnétisés autogravitants (RAMSES) afin d'effectuer des simulations 3D de nuages moléculaires turbulents, magnétisés et autogravitants. Ils ont également mis à jour le code pour capturer la masse des régions à haute densité qui s'effondrent gravitationnellement et donnent naissance à de nouvelles étoiles.

Cette approche numérique de l'étude des turbulences dans les nuages a été complétée par le développement d'une méthode statistique bayésienne pour déterminer les paramètres de base de la FMI pour les jeunes amas stellaires. De manière importante, les astronomes ont montré pour la première fois que la fraction des étoiles de type O ne peut être reproduite que lorsque les paramètres de la FMI ont des distributions larges.

L'une des conclusions principales est que la FMI des jeunes populations stellaires ne peut pas être décrite par une fonction de distribution unique. Au contraire, chaque paramètre de la FMI pour une fourchette de masse stellaire particulière est caractérisé par une large distribution gaussienne. Cette hypothèse de FMI non universelle dans notre galaxie nécessite certainement d'être approfondie par d'autres études.

La FMI a une influence sur la plupart des propriétés observables des populations stellaires et des galaxies. Les variations de FMI reflètent très probablement des distributions tout aussi larges des conditions initiales dans lesquelles les amas stellaires se sont formés. Avant le projet FEEDGAL, les études de jeunes amas locaux et de vieux amas globulaires avaient suggéré que la grande majorité était issue d'une FMI «universelle».

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Mots-clés

Fonction de masse initiale, FEEDGAL, Voie lactée, nouvelles étoiles, distribution gaussienne