Les étoiles massives les plus isolées sont expulsées de leurs amas –

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  • Une paire d’études de l’Université du Michigan révèle comment certaines étoiles massives – des étoiles huit fois ou plus la masse de notre soleil – s’isolent dans l’univers: le plus souvent, leurs amas d’étoiles les expulsent.

    Les étoiles massives résident généralement dans des amas. Les étoiles massives isolées sont appelées étoiles massives de champ. Les articles publiés par les étudiants de l’UM ont examiné la plupart de ces étoiles dans le petit nuage de Magellan, une galaxie naine près de la Voie lactée.

    Les études, parues dans le même numéro de Le journal astrophysique, révèlent comment ces étoiles massives de champ sont originaires ou deviennent si isolées. Comprendre comment les étoiles massives de champ s’isolent – qu’elles se forment isolément ou qu’elles deviennent isolées en étant éjectées d’un amas d’étoiles – aidera les astronomes à sonder les conditions dans lesquelles les étoiles massives se forment. Comprendre cela et la formation des amas est essentiel pour comprendre comment les galaxies évoluent.

    “Environ un quart de toutes les étoiles massives semblent être isolées, et c’est notre grande question”, a déclaré le récent étudiant de premier cycle Johnny Dorigo Jones. “Comment on les a trouvés isolés et comment ils y sont arrivés.”

    Dorigo Jones montre dans son article que la grande majorité des étoiles massives sur le terrain sont des «fugueurs» ou des étoiles éjectées d’amas. L’étudiante diplômée Irene Vargas-Salazar a recherché des étoiles massives sur le terrain qui auraient pu se former dans un isolement relatif en recherchant des preuves de minuscules amas autour d’elles. Cela signifie que ces étoiles relativement isolées auraient pu se former en conjonction avec ces étoiles plus petites. Mais elle a trouvé très peu de ces clusters faibles.

    “Parce que les étoiles massives nécessitent beaucoup de matière pour se former, il y a généralement beaucoup d’étoiles plus petites autour d’elles”, a déclaré Vargas-Salazar. “Mon projet demande précisément combien de ces étoiles massives de champ auraient pu se former sur le terrain.”

    Dorigo Jones a examiné comment les étoiles massives de champ sont éjectées des amas. Il examine les deux mécanismes différents qui produisent des fuites: l’éjection dynamique et l’éjection binaire de supernova. Dans la première, les étoiles massives sont éjectées de leurs amas – jusqu’à un demi-million de miles par heure – en raison de configurations orbitales instables de groupes stellaires. Dans le second, une étoile massive est éjectée lorsqu’une paire binaire a une étoile qui explose et tire son compagnon dans l’espace.

    “En ayant les vitesses et les masses de nos étoiles, nous sommes en mesure de comparer les distributions de ces paramètres aux prédictions du modèle pour déterminer certaines contributions de chacun des mécanismes d’éjection”, a déclaré Dorigo Jones.

    Il a constaté que les éjections dynamiques – les éjections causées par des configurations orbitales instables – étaient environ 2 à 3 fois plus nombreuses que les éjections de supernova. Mais Dorigo Jones a également trouvé les premières données d’observation qui montrent qu’une grande partie du champ d’étoiles massives provenait d’une combinaison d’éjections dynamiques et de supernovae.

    “Celles-ci ont été étudiées dans le passé, mais nous avons maintenant fixé les premières contraintes d’observation sur le nombre de ces fugueurs en deux étapes”, a-t-il déclaré. “La façon dont nous arrivons à cette conclusion est que nous constatons essentiellement que les étoiles qui retracent les éjections de supernova dans notre échantillon sont un peu trop nombreuses et trop rapides par rapport aux prédictions du modèle. un coup de pied de supernova, ayant d’abord été éjecté dynamiquement. “

    Les chercheurs ont découvert que potentiellement jusqu’à la moitié des étoiles que l’on pensait d’abord être des éjections de supernova ont d’abord été éjectées dynamiquement.

    Les découvertes de Vargas-Salazar soutiennent également l’idée que la plupart des étoiles massives sur le terrain sont des fugueurs, mais elle a examiné des conditions opposées: elle a recherché des étoiles massives de champ qui se sont formées de manière relativement isolée dans de minuscules amas d’étoiles plus petites, où se trouve l’étoile cible massive, appelée le “pointe de l’iceberg, ou amas TIB. Elle l’a fait en utilisant deux algorithmes,” amis d’amis “et” voisins les plus proches “, pour rechercher ces amas autour de 310 étoiles massives sur le terrain dans le petit nuage de Magellan.

    L’algorithme “amis d’amis” mesure la densité numérique des étoiles en comptant le nombre d’étoiles présentes à une distance spécifique de l’étoile cible, puis en faisant de même pour ces étoiles à tour de rôle. Plus les étoiles sont serrées, plus il est probable qu’il s’agisse d’un amas. L’algorithme des “voisins les plus proches” mesure la densité numérique d’étoiles entre l’étoile cible et ses 20 compagnons les plus proches. Plus le groupe est compact et dense, plus il est probable qu’il s’agisse de grappes, a déclaré Vargas-Salazar.

    À l’aide de tests statistiques, Vargas-Salazar a comparé ces observations à trois ensembles de données aléatoires et comparé les étoiles massives en fuite connues aux non-fugitifs. Elle a découvert que seules quelques-unes des étoiles massives sur le terrain semblaient avoir des amas de TIB autour d’elles, ce qui suggère que très peu se sont réellement formées sur le terrain. L’équilibre des étoiles de champ doit provenir de fugueurs.

    “En fin de compte, nous avons montré que 5% ou moins des étoiles avaient des amas de TIB. Au lieu de cela, nos résultats impliquent que la majorité des étoiles dans les échantillons de terrain pourraient être des fugueurs”, a déclaré Vargas-Salazar. “Nos découvertes soutiennent en fait le résultat que Johnny a trouvé, enveloppé dans un joli petit arc.”

    Les découvertes de Vargas-Salazar fournissent une partie de la réponse à la question de savoir comment se forment les étoiles massives, explique Sally Oey, auteur principal des deux articles et professeur d’astronomie à l’UM.

    “Le travail de Johnny et Irene sont les revers de la médaille”, a déclaré Oey. “Les chiffres d’Irene sont cohérents avec ceux de Johnny en ce sens que la grande majorité des étoiles massives sur le terrain sont des fugueurs, mais que quelques-unes ne le sont pas. C’est une découverte essentielle pour comprendre comment se forment les étoiles et les amas massifs, et dans quelles conditions.”

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