Rapport quadriennal 2002 - Laboratoire d'Astrophysique de l ...

Chapitre B
Thèmes: Bilan et prospective
probable que la fragmentation des cœurs moléculaires durant l’effondrement gravitationnel joue un rôle dans
l’établissement de la fonction de masse des étoiles (voir section “Binaires”).
La détermination de la fonction de masse, en particulier aux faibles masses et dans le domaine substellaire,
permet par conséquent de fournir des contraintes sur le processus de formation stellaire. Parmi les questions
urgentes, on peut citer celle de savoir s’il existe une limite inférieure à la masse d’un objet isolé ou s’il est
possible de former des objets de masse planétaire sans qu’ils soient nécessairement associés à une étoile, si le
taux de formation de naines brunes par unité de masse est supérieur à celui des étoiles de faible masse, etc.
Le développement de nouveaux instruments, en particulier les mosaïques CCD grand champ qui permettent
de sonder profondément de larges étendues sur le ciel, a marqué le début de la quête des naines brunes. En
découvrant des échantillons de naines brunes permettant d’estimer la fonction de masse dans le domaine
substellaire, nous avons largement contribué à cet effort et continuons de mener un certain nombre de projets
dans cette direction. Ces travaux se développent aujourd’hui dans notre équipe au sein d’un réseau de
recherche et formation (Research Training Network) financé depuis Juin 2000 par la communauté
européenne sur la formation et l’évolution des amas stellaires jeunes (PI: M. MacCaughrean, Potsdam).
L’objectif du réseau qui réunit 7 instituts européens et s’étale sur 4 ans (cf. 11 ) est de mener une étude
coordonnée observationnelle et théorique de la formation stellaire dans les amas jeunes. Notre équipe
grenobloise est essentiellement impliquée sur deux volets: l’étude de la fraction de binaires (voir Section
“Binaires”) et la détermination de la fonction de masse à très faible masse.
5.4.1 Naines brunes dans les régions de formation stellaire
Les naines brunes étant d’autant plus lumineuses qu’elles sont jeunes, les régions de formation d’étoiles (1-5
Myr) offrent un terrain idéal pour détecter et étudier des objets substellaires de très faible masse,
potentiellement jusqu’à quelques masses de Jupiter. Avec l’avènement récent des caméras grand champ
(0.33 degrés carrés pour CFH12K, 1 degré carré pour MEGACAM au TCFH), les sondages photométriques
étendus fournissent un outil particulièrement puissant pour l’étude de ces populations substellaires jeunes. À
échéance de quelques années, le développement de mosaïques grand champ dans le domaine infrarouge (e.g.
WIRCAM au TCFH) complètera l’apport des caméras visibles pour l’étude des populations encore enfouies
dans le nuage moléculaire.
Au cours des 3 dernières années, nous avons largement exploité les capacités des caméras grand champ du
CFHT et de l’ESO pour cartographier plusieurs régions de formation stellaire. Dans la zone du Serpent, le
sondage photométrique du nuage en infrarouge au NTT/ESO (Giovanetti et al. 1998) complété par une étude
spectroscopique des candidats avec ISAAC/VLT a conduit à la découverte de la première naine brune de cette
région, encore enfouie au cœur du nuage où elle s’est formée (Av≈10 mag, Lodieu et al. 2002). Plusieurs
autres candidats ont été identifiés lors de cette étude et leur caractérisation est en cours. Ce travail est mené
en collaboration avec E. Caux du CESR de Toulouse. Nous avons parallèlement débuté en 1999-2000 une
cartographie grand champ optique avec la camera CFH12k (au TCFH) de la région de formation stellaire du
Taureau. Dans cette région, des études préliminaires couvrant moins de 1 degré carré n’ont détecté que
quelques candidats substellaires (Briceno et al. 1998, Luhman 2000). Nous avons récemment cartographié
3.6 degrés carrés en R,I,z et Hα jusqu’à des limites de détection de I=23.5 R=24.5, ce qui représente un gain
d’un facteur 5 en couverture spatiale et un facteur 10 en sensibilité par rapport aux études précédentes
(Figure 1). À partir de ce sondage optique et d’un complément de photométrie infrarouge, nous avons
identifié 30 candidats naines brunes (Dougados et al. 2001, 2002). Un suivi spectroscopique de quelques
candidats a déjà permis d’identifier de façon certaine 4 naines brunes du nuage dans cet échantillon
(Figure 2, Martin et al. 2001).
Diverses études de suivi ont par ailleurs démarré sur cet échantillon: spectroscopie optique avec FORS1/VLT
et LRIS/KECK pour déterminer le type spectral et confirmer la nature substellaire (en cours), détection
d’émission millimétrique avec PdBI-IRAM (programmée) pour étudier l’environnement circumstellaire des
naines brunes jeunes, étude à haute résolution spectrale des profils des raies de recombinaison de
l’hydrogène avec HIRES/KECK et CGS4/UKIRT (en cours) pour rechercher la signature du processus
d’accrétion dans les naines brunes jeunes. L’ensemble de ces études sont menées au sein de notre équipe en
11 http://www.aip.de/groups/starplan/ecrtn.html
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