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Jets stellaires: comparaison entre expérience de laboratoire et simulation numérique

1 March 2008

Des chercheurs du réseau européen JETSET, dont des chercheurs de l’Observatoire de Paris, viennent d’étudier les jets produits par des étoiles jeunes éjectant de la matière, les objets Herbig Haro. Pour cette étude ils ont reproduit ces jets, d’une part par expérience en laboratoire, d’autre part par simulation numérique. Cette double approche expérimentale et virtuelle permet ainsi de démontrer que le vent interstellaire joue un rôle fondamental en interagissant avec le jet, créant ainsi ces nodules et ces ruptures de structure.

Figure 1: Image of the Herbig Haro 47 jet, taken with the Space Telescope. © HST. NAS/ESA. Click on the image to enlarge it

Pour étudier la dynamique et la structure de ces jets et l’origine de ces courbures, l’équipe internationale de chercheurs vient de réaliser une double approche : l’expérience en laboratoire et la simulation numérique. Pour ce qui est de l’expérience en laboratoire, les jets expérimentaux ont été produits sur le générateur de courant pulsé MAGPIE de l’Imperial College . Le jet expérimental a les caractéristiques requises des jets HH des étoiles jeunes, mais avec des échelles de temps et de distances différentes de l’ordre de la nanosecondes et du centimètre. La vitesse typique de propagation est de l’ordre de 100 à 200 km/s. L’interaction de ce jet expérimental avec un vent latéral (30 à 50 km/s) est obtenue grâce à un plasma d’ablation généré sur une feuille par un fort rayonnement XUV. En ce qui concerne la simulation numérique, le jet astrophysique virtuel a été obtenu avec des paramètres typiques des jets stellaires, par exemple des temps d’écoulement de centaines d’années et des distances équivalentes aux centaines d’unités astronomiques (une unité astronomique= 150 millions de km).

Figure 2: Design of the laboratory experiment (Left) Emission XUV from the experiment which reveals an internal shock and a curved jet (Right). © LERMA. SNL. BLIC. Click on the image to enlarge it
Figure 3: Simulation of an astrophysical jet (100 km/s, 1 000 particules per cm3) interacting with a latéral wind ( 25 km/s, 100 particules per cm3 ). The scale is 2 004 x 4 864 astroomical units. © LERMA. SNL. BLIC. Click on the image to enlarge it

Un résultat important est que la structure observée dans le "pseudo jet HH" et la destruction du choc d’étrave résultent uniquement de l’interaction avec le vent et ne sont pas liées à une quelconque variabilité de l’injection du jet. Il en est de même des chocs internes. Le jet est sujet au déclenchement d’instabilités qui tendent à séparer le jet en filaments.

Référence

  • A. Ciardi (LERMA, Meudon), D.J. Ampleford (Albuquerque, USA), S.V. Lebedev (London, UK), C. Stehle (LERMA, Meudon) Curved Herbig-Haro Jets: Simulations and Experiments Preprint in Astrophysical Journal