Première simulation de la formation d'une naine brune par effondrement gravitationnel
le 30 septembre 2025
Les naines brunes fascinent les astronomes depuis des décennies : trop massives pour être des planètes mais insuffisamment pour briller comme des étoiles, leurs origines restent débattues. Se forment-elles comme les étoiles par effondrement gravitationnel de nuages de gaz, ou ressemblent-elles davantage à des planètes géantes ayant acquis d'extraordinaires quantités de matière ? Une équipe de recherche menée par plusieurs chercheurs du CRAL vient de simuler pour la première fois la naissance complète d'une naine brune par effondrement gravitationnel, révélant les propriétés physiques de ces objets mystérieux à leurs débuts.
Rendu 3D montrant la surface de la naine brune de la simulation R1 à l'âge de deux semaines. L'échelle de couleur indique l'intensité du champ magnétique radial à la surface. Les lignes de flux vertes représentent les boucles magnétiques fermées, c'est-à-dire les lignes de champ qui bouclent du pôle magnétique nord au pôle magnétique sud à la surface. La flèche rouge indique l'axe du moment angulaire de la naine brune. Les panneaux d'image de gauche et du bas sont des coupes transversales de l'intérieur de la naine brune, montrant respectivement l'amplitude de la densité de courant (gauche) et l'entropie spécifique du gaz (bas). Le panneau d'image de droite affiche l'intensité maximale du champ magnétique le long de la ligne de visée (axe y). La masse et le rayon de la naine brune sont affichés dans le coin supérieur gauche.
Les résultats fournissent l'image la plus détaillée à ce jour de cette formation. Les objets résultants présentent des rayons initiaux d'environ 0,75 rayon solaire et des masses d'environ 0,8 masse de Jupiter, croissant ensuite par accrétion. Point crucial : l'étude révèle que les naines brunes peuvent se former de manière similaire aux étoiles de faible masse, mais avec une phase de premier cœur prolongée, renforçant ainsi le scénario de formation stellaire. Les simulations démontrent également que le champ magnétique implanté dans l'objet naissant atteint environ 1 kilogauss à la surface, avec une structure principalement dipolaire.
Ces travaux fournissent un cadre théorique pour les modèles visant à décrire l'évolution de ces objets de très faible masse. Les chercheurs prévoient maintenant d'analyser la naissance des disques circumstellaires autour de ces objets naissants et d'étudier l'évolution de leurs champs magnétiques.
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Référence article
Ahmad, A. A., Commerçon, B., Chabrier, G., & Borderies, A. (2025). Brown Dwarf Formation Through Gravitational Collapse: Insights From 3D Numerical Simulations. Astrophysical Journal. DOI : 10.3847/2041-8213/ae0640
