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STARFORGE, la plus puissante simulation de la formation d'étoiles

STARFORGE, la plus puissante simulation de la formation d'étoiles

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Des chercheurs ont dévoilé la simulation de la création d’étoiles au sein d’une galaxie la plus réaliste jamais produite à ce jour. En 3D et en haute résolution. La modélisation réalisée avec l’un des plus puissants supercalculateurs du monde a pour point de départ des nuées de gaz et de poussière de plusieurs millions de masses solaires étendues sur des dizaines d’années-lumière et leur évolution sur quelques dizaines de millions d’années. STARFORGE (Star Formation in Gaseous Environments) se distingue de ses prédécesseurs par sa force de prédiction pour un nuage tout entier, et non pas à petite échelle, comme un recoin de nébuleuse.

Dans la réalité, nous ne pouvons observer, hélas, que des épisodes épars, ça et là, de ces processus de formation : ici les balbutiements cachés dans les ténèbres de nuages froids de poussière — par exemple, le nuage moléculaire du Taureau, la région de formation d’étoiles la plus proche de la Terre — ou là, une étape plus tardive du processus, des étoiles massives qui éructent des rayonnements puissants destructeurs — l’exemple le plus illustre et célèbre est celui surnommé « les piliers de la création », au cœur de la nébuleuse de l’Aigle… Et plus tard encore, quand leur genèse est achevée, les regroupements de ces bébés étoiles en essaim — les amas ouverts.

Sublime : cette simulation permet d'entrevoir les processus de formations des étoiles à travers un nuage moléculaire sur plusieurs millions d'années. Crédit : Northwestern University, UT Austin

Comment naissent les étoiles ?

De telles simulations, nourries d’un maximum d’ingrédients et de paramètres — gravité, champ magnétique, mécanique des fluides, températures, etc. — sont déversés dans le chaudron de la National Science Foundation. Pour les astronomes, c’est très important de comprendre comment les étoiles, avec leurs masses variables, font leur apparition. Que se passe-t-il dans les détails ? Quelles sont les conditions nécessaires pour leur donner naissance ? Comment obtient-on une étoile massive ou, au contraire, des naines rouges ou jaune (comme le Soleil) ? En combien de temps ?

À travers cette puissante modélisation d’un nuage moléculaire de plusieurs millions de masses solaires, les chercheurs expliquent que de tous les scénarios qu’ils ont joués, celui qui fait intervenir des jets de gaz lors des processus de formation est le plus raccord avec la réalité observée.

Les jets de gaz émis par les étoiles en formation ont un rôle prépondérant dans la détermination de leur masse. Ils entravent l'apport de gaz sur l'étoile. Crédit : Northwestern University/UT Austin

« Les jets perturbent l’apport de gaz sur l’étoile. Ils repoussent essentiellement du gaz qui aurait fini dans l’étoile et augmenté sa masse. Les gens ont soupçonné que cela pouvait se produire, mais en simulant tout le système, nous avons une compréhension robuste de la façon dont cela fonctionne » commente Michael Grudić, postdoc au Northwestern’s Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics (CIERA) et coauteur de l’étude présentant STARFORGE et ses découvertes publiée dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Les chercheurs insistent : pour eux, trouver la recette de la formation des étoiles, cela aide à comprendre la naissance des galaxies, leur enrichissement en éléments plus lourds, et bien entendu, l’avènement des planètes, puis de la vie, du moins, sur au moins l’une d’entre elles.

Avec STARFORGE, et d’autres brillantes simulations comme Illustris (magnifique !), l’être humain imite la nature avec ses chaudrons numériques. Et en évitant d’oublier le moindre ingrédient.

Source : Stunning simulation of stars being born is most realistic ever