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Combien le Soleil a-t-il de « frères et sœurs » ?

nuage moléculaire du Taureau Soleil
Le nuage moléculaire du Taureau. Crédits : Adam Block / Steward Observatory / Université de l'Arizona

Les étoiles se forment dans d’énormes nuages ​​de gaz appelés nuages ​​moléculaires. Lorsque le Soleil s’est formé il y a environ cinq milliards d’années, d’autres étoiles sont également nées à partir du même nuage, créant un amas d’étoiles. Alors, combien le Soleil avait-il de « frères et soeurs » précisément ?

Notre Soleil s’est formé au sein d’un nuage moléculaire qui est une sorte de nurserie cosmique. Ces nuages sont appelés ainsi parce qu’ils sont dominés par l’hydrogène moléculaire (H2), à savoir deux atomes d’hydrogène liés ensemble. Lorsqu’un nuage s’effondre, il commence par former des noyaux denses autour desquels s’accumule de plus en plus de gaz. Au bout du compte, ces noyaux finissent par devenir des étoiles, certaines plus massives que d’autres.

En 2014, une équipe avait publié un article suggérant la découverte du premier « frère » du Soleil. Baptisée HD 162826, cette étoile identifiée sur la base de sa métallicité chimique et de ses conditions dynamiques se trouve à environ 110 années-lumière. Quatre ans plus tard, une autre équipe avait également identifié un autre frère potentiel. Nommée HD 18630, cette étoile est située à environ 184 années-lumière de la Terre et aurait même évolué en tandem avec le Soleil pendant quelque temps, formant ensemble un couple binaire, avant que les deux ne soient séparés par des facteurs externes.

Toutefois, théoriquement, le Soleil pourrait avoir des centaines, voire des milliers de frères et sœurs, tous formés dans le même nuage. Plus récemment, des chercheurs japonais ont tenté d’en déterminer le nombre.

Une histoire d’Aluminium 26

Les météorites les plus primitives connues sont les chondrites carbonées. Ces pierres contiennent de minuscules inclusions riches en calcium et en aluminium et sont considérées comme les plus anciens objets solides officiellement datés (un peu plus de 4,5 milliards d’années).

Ces inclusions peuvent contenir un isotope radioactif : de l’aluminium appelé Aluminium 26 ou 26Al. Sa demi-vie est de 770 000 ans. Aucun processus sur Terre ne peut le produire, mais les supernovae à effondrement de cœur (explosion d’étoiles) le peuvent. En se désintégrant dans l’espace, cet isotope produit des rayons gamma que les astronomes peuvent mesurer pour ensuite déterminer le nombre et la fréquence des supernovae dans la Galaxie.

Lorsqu’ils trouvent cet isotope dans une météorite ayant fini sa course sur Terre, les chercheurs peuvent effectuer des calculs pour déterminer l’âge de la météorite ou encore savoir quand elle est tombée sur Terre.

Il existe, dans une même météorite, des inclusions à la fois riches et pauvres en 26Al. Cette coexistence d’inclusions suggère qu’une injection directe de matériaux riches en 26Al provenant d’une supernova a dû se produire au cours des 100 000 premières années du système solaire.

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L’amas ouvert NGC 2164 situé le Grand Nuage de Magellan, une petite galaxie voisine de la Voie lactée. Crédits : ESA/Hubble & NASA, J. Kalirai, A. Milone

Plus de 2 000, potentiellement 20 000

Cela étant dit, les étoiles massives qui finissent leur vie par des explosions de supernova à effondrement de coeur ne vivent que quelques millions d’années, ce qui signifie qu’elles peuvent se former, exploser et mourir alors que d’autres systèmes solaires comme celui du Soleil mûrissent. Lorsqu’elles explosent, elles injectent alors dans les systèmes solaires proches des radionucléides à vie courte, dont du 26Al.

Les auteurs supposent ici que l’une de ces supernovae s’est produite près de la naissance du système solaire suffisamment tard pour injecter ce type de radionucléides dans le disque circumstellaire alors que le Soleil était en formation. Il y a trois ans, une étude avait d’ailleurs montré qu’un tel événement pourrait être responsable du désalignement entre l’équateur du Soleil et l’écliptique.

Autrement dit, nous savons aujourd’hui qu’au moins une supernova à effondrement du coeur s’est produite pendant la durée de la formation d’étoiles dans l’amas de naissance du Soleil.

Rappelons que les étoiles ne se forment pas indéfiniment dans un nuage moléculaire. Étant donné que la période de formation d’étoiles dans l’amas de naissance est donc finie et que nous connaissons le taux d’explosions de supernova, ces deux paramètres peuvent être combinés pour nous éclairer sur le nombre de frères et coeurs du Soleil.

En fonction de toutes ces données, les chercheurs ont découvert que cet amas de naissance intégrait entre 2 000 et 20 000 étoiles. La fourchette est large, mais elle beaucoup plus élevée que les estimations précédentes qui tablaient sur environ 500 étoiles.

Brice Louvet

Rédigé par Brice Louvet

Brice est un journaliste passionné de sciences. Ses domaines favoris : l'espace et la paléontologie. Il collabore avec Sciencepost depuis près d'une décennie, partageant avec vous les nouvelles découvertes et les dossiers les plus intéressants.