Dans une lointaine région de formation d'étoiles, IRAS 07299−1651, à environ 5500 années-lumière de la Terre, se déroule une scène que les astronomes n'ont presque jamais l'occasion d'observer de leurs propres yeux. Deux protéoétoiles massives — des astres pas encore pleinement formés, qui accumulent activement de la masse à partir du gaz et de la poussière environnants — tournent l'une autour de l'autre. Leur masse totale atteint déjà au moins 18 masses solaires, et la distance qui les sépare est actuellement d'environ 200 unités astronomiques. Et tout cela se produit en ce moment même, sous nos yeux, si l'on raisonne à l'échelle cosmique.
Une équipe internationale de chercheurs dirigée par Yichen Zhang, de l'université Jiao Tong de Shanghai, a suivi ce couple pendant près de huit ans à l'aide du radio-interféromètre ALMA. Ils ont enregistré les plus infimes déplacements de la position des étoiles dans le ciel. Aux données d'ALMA, ils ont ajouté des observations du Very Large Array, des images infrarouges du télescope « James Webb » et du Very Large Telescope (VLT). Il a ainsi été possible de reconstituer le tableau tridimensionnel complet du système : l'orbite, l'orientation des disques de gaz autour de chaque étoile et la direction des jets qui s'en échappent.
Le tableau s'est révélé tout autre que ce que l'on s'attendait à voir. L'orbite s'est avérée fortement allongée, presque parabolique. Les disques autour des deux protéoétoiles sont fortement inclinés l'un par rapport à l'autre et par rapport au plan de l'orbite. Si les étoiles étaient nées ensemble d'un seul grand disque en rotation, comme le suppose le scénario classique de fragmentation, leurs rotations et leurs disques devraient être à peu près coaxiaux. Ici, en revanche, tout paraît chaotique et « étranger ».
Les chercheurs sont arrivés à la conclusion que les deux objets avaient commencé à se former indépendamment, dans des cœurs denses distincts du nuage moléculaire. Puis s'est produite une approche gravitationnelle rapprochée — une sorte de « rencontre » cosmique, qui n'a eu lieu qu'il y a environ 60 ans selon le calendrier terrestre. À l'échelle des horloges astronomiques, c'est un instant. Les disques compacts autour de chaque étoile ont survécu à cette rencontre et ont conservé leur structure. Aujourd'hui, le système est en équilibre sur le fil : l'orbite se situe près de la limite de l'état lié, et une interaction ultérieure avec le gaz environnant pourrait encore décider si ces géants resteront ensemble pour toujours ou se sépareront.
Ce travail, publié dans Nature Astronomy, montre que la vie précoce des étoiles massives peut être bien plus dynamique et imprévisible qu'on ne le supposait. La plupart des astres massifs existent dans des systèmes doubles ou multiples, et ce sont précisément de tels couples qui déterminent ensuite le destin de régions entières de l'espace — par le biais des supernovae, des éjections d'éléments lourds et de la formation des générations d'étoiles suivantes.
Dans cet événement, on ressent toute l'ampleur de l'Univers. Quelque part dans l'obscurité froide d'un nuage interstellaire, deux énormes grumeaux de gaz se sont rapprochés par hasard, et de cette rencontre naît un système qui, peut-être, brillera pendant des millions d'années. Nous vivons dans un monde où de tels processus grandioses se produisent en permanence, et où les instruments modernes nous permettent d'entrevoir un instant le cœur même de ce ballet cosmique.
