Cette impressionnante simulation nous donne le meilleur aperçu sur la naissance des étoiles

Une équipe de chercheurs de l’Université Northwestern (États-Unis) a créé une simulation 3D haute résolution de la naissance d’une étoile.

Cette superbe animation est la plus réaliste du genre à ce jour, selon l’équipe, et pourrait nous enseigner de précieuses leçons sur la façon dont les étoiles se forment dans l’univers.

Le cadre de calcul, appelé STARFORGE (Star Formation in Gaseous Environments), simule un nuage de gaz d’une masse 100 fois supérieure à celle de toutes les simulations possibles jusqu’à présent et inclut des détails tels que des jets d’énergie s’échappant des pôles de l’étoile, l’activité des supernovas et le rayonnement.

Image d’entête, à partir de la vidéo en bas de page : capture d’écran de la première simulation complète de STARFORGE. Surnommé « l’enclume de la création », un nuage moléculaire géant avec formation d’étoiles individuelles et rétroaction complète, comprenant jets protostellaires, rayonnement, vents stellaires et supernovae par effondrement du cœur. (Northwestern University/ UT Austin)

Les jets stellaires sont des fontaines massives de gaz qui s’échappent pendant la formation d’une étoile. Ils jouent également un rôle important dans la détermination de la masse finale d’une étoile donnée.

Selon Claude-André Faucher-Giguère, astrophysicien à l’Université Northwestern, et auteur principal de l’étude décrivant leurs travaux (lien plus bas) :

Des personnes simulent la formation d’étoiles depuis une vingtaine d’années maintenant, mais STARFORGE représente un saut technologique considérable.

C’est une question très difficile à explorer en raison de l’éventail des processus physiques en jeu. Cette nouvelle simulation nous aidera à aborder directement des questions fondamentales auxquelles nous ne pouvions pas répondre de manière définitive auparavant.

Il est excessivement difficile de suivre le processus de formation d’une étoile, car il peut prendre des dizaines de millions d’années et il est souvent masqué.

Selon le coauteur de l’étude, Michael Grudić :

Lorsque nous observons des étoiles qui se forment dans une région donnée, nous ne voyons que des sites de formation d’étoiles figés dans le temps. Les étoiles se forment également dans des nuages de poussière, elles sont donc le plus souvent cachées.

Pour rendre cette animation étonnante, l’équipe a pris en compte une quantité astronomique de données, notamment la dynamique des gaz, les champs magnétiques et les forces gravitationnelles. En fait, le produit fini a nécessité une telle intensité informatique qu’il a fallu jusqu’à 3 mois pour exécuter une seule animation à l’aide de l’un des superordinateurs les plus puissants du monde.

STARFORGE a déjà donné des résultats tangibles, permettant aux chercheurs de mieux comprendre le rôle des jets stellaires dans la création des étoiles.

A partir de la simulation STARFORGE, un noyau de gaz en rotation s’effondre, formant une étoile centrale qui lance des jets bipolaires le long de ses pôles en se nourrissant du gaz du disque environnant. (Mike Grudić)

Toujours selon Grudić :

Les jets perturbent l’afflux de gaz vers l’étoile. Ils soufflent essentiellement le gaz qui aurait fini dans l’étoile et augmenté sa masse.

Bien qu’il ne s’agisse pas d’une découverte entièrement nouvelle, la simulation leur a permis de confirmer ce qu’ils savaient déjà.

Les gens ont soupçonné que cela pouvait se produire, mais, en simulant l’ensemble du système, nous avons une idée solide de la façon dont cela fonctionne.

Les connaissances qu’elle apporte pourraient avoir des conséquences encore plus importantes sur notre façon de comprendre l’univers, affirment les scientifiques.

Grudić de conclure :

Si nous pouvons comprendre la formation des étoiles, alors nous pouvons comprendre la formation des galaxies. Et en comprenant la formation des galaxies, nous pouvons mieux comprendre de quoi est fait l’univers.

Comprendre d’où nous venons et comment nous nous situons dans l’univers dépend finalement de la connaissance de l’origine des étoiles.

Il s’agit du film de la première simulation numérique de la formation d’étoiles dans un nuage moléculaire géant massif (20 000 masses solaires) avec formation d’étoiles individuelles et traitement complet de la rétroaction, des jets protostellaires, du rayonnement dans 5 bandes de fréquence, des vents stellaires et des supernovae à effondrement de cœur. Il s’agit donc de la première simulation complète de STARFORGE. Ce nuage particulier a été surnommé « l’enclume de la création ». (Mike Grudić)

L’étude publiée dans The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : STARFORGE: Toward a comprehensive numerical model of star cluster formation and feedback, présentée sur le site de l’Université Northwestern : Stunning simulation of stars being born is most realistic ever et un site est dédié au projet STARFORGE.