Efficacité de formation stellaire dans Efficacité de formation stellaire dans les nuages moléculaires les nuages moléculaires

de la Voie Lactée : de la Voie Lactée : La formation d’étoiles y est-elle La formation d’étoiles y est-elle

toujours « calme » ?toujours « calme » ?

Frédérique Motte (AIM, CEA-Saclay)

- Quelques définitions à l’échelle des nuages moléculaires de notre Galaxie.

- Des régions de formation stellaire « calmes » et actives…

Carte de l’extinction enl’extinction en IR procheIR proche des nuages moléculaires d’Orion (Bontemps et al., données 2MASS)

Carte 1212COCO de notre Galaxie (Dame et al. 1987)

50 pc

Les nuages moléculaires de notre Galaxie

Le proto-amas NGC2068 à 850 m

Motte et al. 2001

Les cœurs pré-stellaires et proto-étoiles

Fragments de nuageTaille: 0.01-0.1 pcDensité: 105 - 106 cm- 3

Cœur pré-stellaire

Proto-étoile

Ces objets sont détectablesen continuum (sub)mmcontinuum (sub)mm et avec des traceurs moléculaires de haute densité (e.g. CS, NH3…CS, NH3…).

C) Etoile pré-séquence principale (106-107 ans) Contraction gravitationnelle de l’étoile

Scénario de formation des étoiles de type solaire

Classe 0 (M* < Menv)

Classe I (M* > Menv)

Flot bipolaire

Enveloppe

Proto-étoile

104 AU~ 0.1 pc

(modifié à partir de Shu et al. 1987 et André, Ward-Thompson, Barsony 2000)

A) Coeur pré-stellaire (105-106 ans) Fragmentation et effondrement

B) Proto-étoile (105 ans)

Accrétion et éjection

Classe II Classe III

10 pc

W43(5.5 kpc)

Taureau (140 pc)

IRAM1.3mm

MSX 21 µm

Schneider et al. 2006

Cygnus X (1.7 kpc)

Régions de formation d’étoiles

100 pc

MSX 8 µm

KOSMA13CO

Motte et al. 2003Cygnus X

Near-IR extinction mapPadoan, Cambrésy, Langer 2002

10 pc

Efficacité de formation d’étoiles (SFE)

SFE = efficacité de transformation de la masse de gaz (moléculaire) en masse d’étoiles

A des échelles < 100 pc, la SFE est estimée par la comparaison de la masse ou du spectre de masse des populations actuelles

d’étoiles jeunes (106 ans) et

de structures pré-stellaires (105 - 106 ans)

d’un complexe moléculaire (ou GMC, 107 ans).

Hypothèses:

- formation d’étoiles continue sur l’échelle de temps considérée

- temps de vie moyen des étoiles jeunes et structures pré-stellaires

- forme de la Fonction de Masse Initiale (IMF) des étoiles

- bons traceurs

Valeurs typiques de la SFE

Nuages moléculaires 1-3% / 107 yrs

(10-100 pc ; 103 cm-3) (Silk et al. 1997)

Cœurs denses pré-stellaires 10-30% / 106 yrs

(0.1 pc ; 105 cm-3) (Silk et al. 1997; Bontemps et al. 2001)

Condensations pré-stellaires 100% / 105 yrs

(0.01 pc ; 106 cm-3) (Motte, André & Neri 1998)

La formation stellaire est un processus inefficace (champ magnétique, turbulence, effets « feed-back ») sauf à petite échelle et/ou grande densité: SFE ~ MJeans ~ P1/2 x T-2

Amas stellaires Galactiques « starburst »

NGC 3603 7 kpc 107 L, 50 O stars Best studied

Arches 10 kpc 108 L,100 O stars Galactic center

/Quintuplet

W49, …

W43 5.5 kpc 3x106 L youngest known

Cyg OB2 1.7 kpc 107 L, 120 O stars nearest known

Questions reliées:- Effet de l’environnement sur la SFE ?- Peut-on les considérer comme des modèles miniature des galaxies « starburst » ?- L’IMF est-elle différente ?

W43: une région « mini-starburst »

@ 5.5 kpc dans l’anneau moléculaire de notre Galaxie

Amas d’étoiles OB/WR et région HII géante:

3 106 L , 1051 Lyc

5 pc, Av = 30 mag

GMC massif actif- 20 pc, 106 M

-15 proto-amas formant 1 étoile massive

=> SFE ~ 25% /106 yr

- contraction globaleW43 starburst cluster: Blum et al. (1999)W43 mini-starburst region: Motte et al. (2003)

5 pc

JHK

Quelques études de la formation stellaire à l’échelle de notre Galaxie:- Avec Spitzer : e.g. survey GLIMPSE- Avec Herschel : Hi-Gal, Gould Belt, … Un programme clé du temps garanti dédié aux phases précoces de la formation des étoiles massives 125 hours

Etudes de la formation stellaire à des échelles plus grandes dans un futur

proche

Objectif principal:• découvrir les précurseurs des étoilesOB du bras le plus proche de laGalaxie

(Coordinators: Motte, Zavagno, Bontemps)(Coordinators: Motte, Zavagno, Bontemps)