La fin du mystère de FU Ori, l'étoile qui fait des éruptions 1 000 milliards de fois plus fortes que le Soleil ?

En 1937, l'étoile FU Orionis, située près de la tête de la constellation d'Orion, a soudainement augmenté sa luminositéluminosité 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 astronomesastronomes 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. Pendant des décennies, personne n'a compris ce qui s'était passé et il a fallu attendre la découverte d'autres exemples pour commencer à y voir plus clair. Aujourd'hui, on connaît 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 binairesystème binaire de jeunes étoiles et en particulier que l'étoile responsable de son comportement singulier est en réalité une protoétoile pas encore arrivée sur la fameuse séquence principaleséquence principale, c'est-à-dire qu'elle tire son énergieénergie du processus d'accrétionaccrétion 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.

Mais comment expliquer alors son impressionnant changement de luminosité dont on sait qu'il fait intervenir l'équivalent des éruptions solaireséruptions solaires, mais mille milliards de fois plus fortes que dans le cas du SoleilSoleil ?

Des planètes disparues avalées par le Soleil ?

Une chose semblait déjà claire depuis un moment, l'énergie libérée lors des éruptions de FU Orionis devait provenir de variations dans le taux d'accrétion de la protoétoileprotoétoile, donc de phénomènes dans le disque d'accrétiondisque d'accrétion l'entourant. Des modélisationsmodélisations faisaient déjà penser que le flot de matièrematière accrétée à ces moments-là pouvait être d'environ une massemasse de JupiterJupiter par décennie !

Une équipe d'astronomes, menée par des chercheurs de l'université de Leicester (Royaume-Uni), pense avoir percé le mystère du comportement de FU Orionis, comme elle l'explique dans un article publié dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society et que l'on peut aussi consulter en accès libre sur arXiv.

La clé de l'énigme serait une géante gazeusegéante gazeuse d'environ 10 fois la taille de Jupiter et qui aurait migré dans un disque protoplanétaire au point d'être tellement proche de la protoétoile que cette Jupiter chaude subirait un processus d'évaporation extrême du fait de la chaleurchaleur absorbée. Ce processus pourrait être relativement fréquent selon les chercheurs, au point que dans beaucoup de systèmes planétaires, en formation avec des protoétoiles pas encore sur la séquence principale, jusqu'à une douzaine de géantes gazeuses soient ainsi détruites au cours des premiers millions d'années de leur naissance.

Pour arriver à cette conclusion, les chercheurs ont conduit des simulations numériquessimulations numériques montrant la formation d'une géante gazeuse initialement à grande distance de la protoétoile par effondrementeffondrement gravitationnel direct dans un disque protoplanétairedisque protoplanétaire. Elle migre ensuite rapidement pour finir par atteindre une distance à la protoétoile de seulement un dixième de celle de la Terre au Soleil. Le chauffage des couches externes de la géante gazeuse devient alors si fort que l'atmosphèreatmosphère s'évapore rapidement, alimentant brutalement et fortement l'accrétion de la protoétoile, produisant une puissante conversion de l'énergie gravitationnelle en chaleur du fait de la chute de la matière vers la surface de la protoétoile.

Dans un communiqué de l'École de physiquephysique et d'astronomie de l'université de Leicester, Sergei Nayakshin, l'un des auteurs de l'article de MNRAS, explique : « Si notre modèle est correct, il peut avoir de profondes implications pour notre compréhension de la formation des étoiles et des planètes. Les disques protoplanétaires sont souvent appelés pépinières de planètes. Mais nous constatons maintenant que ces pépinières ne sont pas des endroits calmes comme les premiers chercheurs étudiant la formation du Système solaireSystème solaire les imaginaient. Ce sont plutôt des endroits extrêmement violents et chaotiques où de nombreuses - peut-être même la plupart - des jeunes planètes sont brûlées et littéralement dévorées par leurs étoiles. ».