Une nouvelle étude suggère que le Soleil est venu du centre de la Voie lactée avec des étoiles sœurs

Le Soleil s’est formé il y a environ 4,6 milliards d’années à partir de l’effondrement gravitationnel d’un nuage moléculaire composé principalement d’hydrogène et de poussière interstellaire. Ce type de structure, appelé nébuleuse stellaire, peut se fragmenter en plusieurs noyaux qui donnent naissance à plusieurs étoiles. Lors de cet effondrement, le matériau en rotation forme un disque protoplanétaire autour de la protoétoile centrale. Dans ce disque, des particules solides entrent en collision et s’agrègent, amorçant le processus de formation des planètes.

Cependant, déterminer l’endroit exact où ce processus s’est produit au sein de la Voie lactée lors de la naissance du Soleil est difficile. Au fil de milliards d’années, les étoiles orbitent autour du centre galactique et peuvent subir des migrations radiales dues à des interactions gravitationnelles. Par conséquent, la position actuelle du Soleil ne correspond pas à son lieu de naissance. Des indices dynamiques suggèrent que le Soleil pourrait s’être déplacé depuis sa formation initiale, ce qui rend difficile la reconstitution précise de la région de la galaxie où le Système solaire s’est formé.

Une étude récente a examiné la possibilité que le Soleil se soit formé plus près des régions centrales de la Voie lactée avant de migrer vers sa position actuelle. Pour tester cette hypothèse, les chercheurs ont analysé les propriétés chimiques et dynamiques d’éventuelles étoiles « sœurs » du Soleil, c’est-à-dire des étoiles qui se seraient formées dans le même nuage moléculaire. Si ces objets présentent des compositions chimiques similaires et des trajectoires orbitales compatibles, cela pourrait indiquer une origine commune. Ce type de migration collective d’étoiles n’est pas rare à l’échelle galactique.

Comment le Soleil s’est-il formé ?

Le Soleil s’est formé à partir de l’effondrement gravitationnel d’un nuage moléculaire dense composé principalement d’hydrogène, d’hélium et de poussière interstellaire. Lorsque certaines régions de ce nuage atteignent une densité suffisante, la gravité devient dominante et le matériau commence à se contracter, formant un noyau protostellaire. Au cours de ce processus, la compression chauffe le gaz à l’intérieur de la protoétoile jusqu’à ce que des températures et des pressions élevées permettent le déclenchement de la fusion nucléaire.

La formation stellaire se produit rarement de manière isolée, car les nébuleuses ont tendance à se fragmenter en plusieurs régions. Chacune de ces régions peut donner naissance à une nouvelle étoile, formant des amas stellaires à partir d’un même nuage moléculaire. Un exemple célèbre de ce processus est observé dans les Piliers de la Création où de denses filaments de gaz et de poussière abritent la formation simultanée de nombreuses protoétoiles. Ce scénario explique pourquoi de nombreuses étoiles partagent une origine commune dans des environnements de formation stellaire.

Notre étoile a-t-elle des sœurs ?

Les étoiles se forment généralement en groupes au sein d’un même nuage moléculaire, donnant naissance à des amas stellaires jeunes composés de dizaines voire de milliers d’objets. Au départ, ces étoiles partagent des propriétés comme l’âge et la composition chimique puisqu’elles proviennent du même réservoir de matière. Avec le temps, cependant, les interactions entre les étoiles elles-mêmes, les nuages de gaz et le potentiel gravitationnel galactique peuvent modifier leurs trajectoires. Ces processus peuvent entraîner la dispersion progressive de l’amas initial, conduisant les étoiles à s’éloigner les unes des autres.

En conséquence, certaines étoiles deviennent des objets isolés comme le Soleil, tandis que d’autres restent liées gravitationnellement en formant des systèmes binaires ou multiples. En plus de cette séparation locale, les étoiles peuvent également se déplacer par un processus appelé migration radiale. Dans ce phénomène, les interactions gravitationnelles avec les bras spiraux et les ondes de densité du disque galactique modifient progressivement le rayon orbital d’une étoile. Ainsi, une étoile peut migrer des régions internes de la galaxie vers des zones plus externes au fil de milliards d’années.

Étude sur une possible migration

Une étude récente a examiné la possibilité d’une migration stellaire en utilisant les données de la mission Gaia. Cette mission rassemble un ensemble d’observations d’environ deux milliards d’étoiles et d’autres objets de la Voie lactée. À partir de cette base de données, les chercheurs ont constitué un catalogue de 6 594 étoiles considérées comme des « jumelles » du Soleil. À l’aide de paramètres astrométriques et photométriques, ils ont estimé l’âge de ces étoiles et reconstitué avec précision la distribution d’âge de ces étoiles semblables au Soleil.

L’analyse a révélé un pic significatif dans la distribution des âges entre environ 4 et 6 milliards d’années, un intervalle qui inclut l’âge estimé du Soleil. De plus, beaucoup de ces étoiles présentent des positions orbitales similaires par rapport au centre galactique, ce qui suggère une origine commune. Ces résultats indiquent que le Soleil pourrait avoir participé à un processus collectif de migration stellaire au sein de la Voie lactée. L’âge de ces étoiles « jumelles » peut aider à déterminer quand cette migration de masse s’est produite et à quel stade évolutif la structure centrale de la galaxie était encore en formation.

Zone habitable de la galaxie

La position d’une étoile au sein d’une galaxie peut influencer directement la possibilité de développement et de maintien de la vie sur les planètes qui l’entourent. Ce concept est connu sous le nom de zone habitable de la galaxie, qui désigne les régions de la Voie lactée où les conditions astrophysiques sont favorables à la stabilité de systèmes planétaires habitables. Dans ces régions, la densité stellaire réduit la probabilité d’interactions gravitationnelles intenses susceptibles de perturber les orbites planétaires.

De plus, des environnements avec des niveaux de rayonnement plus faibles permettent aux atmosphères planétaires de rester stables pendant des milliards d’années. En revanche, les régions très proches du centre galactique ou celles à forte concentration d’étoiles tendent à présenter des conditions plus hostiles à la vie. C’est pourquoi la région où se situe le Soleil est souvent considérée comme un exemple d’environnement galactique relativement stable. Cette position favorise de longues périodes de stabilité orbitale et des niveaux de rayonnement modérés.

Référence de l'article :

Taniguchi et al. 2026 Solar twins in Gaia DR3 GSP-Spec I. Building a large catalog of solar twins with ages Astronomy and Astrophysics