Situé à environ 1 360 années-lumière du Système solaire, FU Orionis, encore appelée FU Ori est une étoile variable qui est devenue mystérieusement 1 000 fois plus brillante il y a 88 ans. Les astrophysiciens tentent de savoir pourquoi depuis longtemps et, notamment depuis plus d’une décennie, en utilisant le réseau de radiotélescopes Alma. Une hypothèse jadis proposée vient d’acquérir plus de poids.
Un communiqué du National Radio Astronomy Observatory porte sur un travail effectué avec l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma) de l’ESO et qui est publié dans un article de The Astrophysical Journal. Il y est question d’observations qui confirment une hypothèse avancée pour résoudre une énigme datant de 80 ans et concernant une étoile dans la Voie lactée capable de produire l’équivalent des éruptions solaires, mais mille milliards de fois plus fortes que dans le cas du Soleil.
Tout avait commencé en 1936 quand l’étoile FU Orionis située dans la constellation d’Orion, à l’intérieur de la nébuleuse sombre Barnard 35 (un nuage moléculaire et poussiéreux froid), a soudainement augmenté sa luminosité des centaines de fois, faisant passer en un peu moins de 200 jours sa magnitude apparente de 16,5 à 9,6. Au début, les astronomes pensaient qu’ils assistaient à une sorte de nova mais une étude plus poussée du phénomène, notamment avec des signatures spectrales, a montré qu’il n’en était rien.
FU Ori une protoétoile double ?
Pendant des décennies, FU Orionis est resté un cas unique mais, en 1970, une étoile similaire – V1057 Cygni – a été découverte. On connaît maintenant une dizaine d’étoiles ayant manifesté le même comportement et qui sont rassemblées dans une nouvelle classe d’étoiles variables dite de type FU Orionis. Les FUors, comme on les appelle, sont maintenant bien connues des astronomes amateurs s’occupant des étoiles variables et qui sont membres de la célèbre Association américaine des observateurs d’étoiles variables (en anglais, American Association of Variable Star Observers, AAVSO).
On sait aussi maintenant que FU Orionis est en réalité un système binaire de jeunes étoiles et en particulier que l’étoile responsable de son comportement singulier est en réalité une protoétoile de type T Tauri pas encore arrivée sur la fameuse séquence principale, c’est-à-dire qu’elle tire son énergie du processus d’accrétion et de contraction gravitationnelle encore en cours et pas de l’allumage des réactions de fusion de l’hydrogène selon la chaîne proton-proton ou le cycle CNO. En fait, il semble bien que toutes les FUors soient associées à ce type de jeune étoile.
Le modèle actuel pour comprendre les brusques changements de luminosité des FUors a été développé principalement par les astrophysiciens états-uniens Lee Hartmann et Scott Jay Kenyon et il associe l’éruption de FU Orionis à un transfert de masse brusque d’un disque d’accrétion vers une jeune étoile T Tauri de faible masse. Mais cela restait à prouver…
Un courant d’accrétion trahi par les émissions du monoxyde de carbone
Dans le communiqué du National Radio Astronomy Observatory, Antonio Hales, directeur adjoint du centre régional nord-américain Alma et auteur principal de l’article publié dans l’Astrophysical Journal, explique aujourd’hui que « FU Ori dévore de la matière depuis près de 100 ans pour maintenir son éruption. Nous avons enfin trouvé une réponse sur la façon dont ces jeunes étoiles éclatantes reconstituent leur masse. Pour la première fois, nous disposons de preuves d’observation directes de la matière alimentant les éruptions ».
Les observations d’Alma ont en effet révélé un long et mince courant de monoxyde de carbone CO tombant sur FU Orionis. Toutefois, ce courant de matière ne semble pas en contenir assez pour expliquer la luminosité de FU Ori mais, selon Hales, « il est possible que l’interaction avec un flux de gaz plus important dans le passé ait rendu le système instable et déclenché une augmentation de la luminosité.
En comprenant comment sont fabriquées ces étoiles FUor particulières, nous confirmons ce que nous savons sur la formation des différentes étoiles et planètes. Nous pensons que toutes les étoiles subissent des explosions. Ces explosions sont importantes car elles affectent la composition chimique des disques d’accrétion autour des étoiles naissantes et des planètes qu’elles finissent par former. Nous étudions FU Orionis depuis les premières observations d’Alma en 2012. C’est fascinant d’avoir enfin des réponses ».