Cette image montre une section de la vue latérale de la Voie lactée telle que mesurée par le satellite Gaia de l’ESA. La bande sombre est constituée de gaz et de poussières, qui atténuent la lumière des étoiles intégrées. Le centre galactique de la Voie lactée est indiqué à droite de l’image, brillant sous la zone sombre. La boîte à gauche du centre marque l’emplacement du filament “Maggie”. Elle montre la distribution de l’hydrogène atomique. Les couleurs indiquent les différentes vélocités du gaz. Crédit : ESA/Gaia/DPAC, CC BY-SA 3.0 IGO & ; T. Müller/J. Syed/MPIA
Un gigantesque couloir fait de matière première pour de nouvelles étoiles
Les astronomes découvrent un énorme filament d’hydrogène atomique, un précurseur possible des nuages de formation d’étoiles.
Un groupe d’astronomes, dirigé par des chercheurs de l’Institut Max Planck d’Astronomie (MPIA), a identifié l’une des plus longues structures connues dans l’univers. Voie lactée. Il s’étend sur quelque 3900 années-lumière et se compose presque entièrement d’hydrogène atomique. Ce filament, appelé “Maggie”, pourrait représenter un lien dans le cycle de la matière des étoiles. L’analyse des mesures suggère que le gaz atomique de ce couloir converge localement pour former de l’hydrogène moléculaire. Lorsqu’il est comprimé en grands nuages, c’est la matière à partir de laquelle les étoiles finissent par se former.
Cette animation commence par une vue schématique de la Voie lactée avec l’emplacement de “Maggie” marqué par une ligne rouge. Elle tourne ensuite vers une vue latérale de la Voie lactée et se déplace vers le filament. Enfin, nous voyons la distribution de l’hydrogène atomique, les vitesses mesurées étant représentées par des couleurs différentes.
L’hydrogène est la substance la plus répandue dans l’Univers et le principal ingrédient de la formation des étoiles. Malheureusement, la détection de nuages individuels d’hydrogène gazeux est une tâche difficile, ce qui complique la recherche sur les premières phases de la formation des étoiles. C’est pourquoi la récente découverte d’une structure étonnamment longue, un filament, d’hydrogène atomique gazeux par un groupe de recherche international dirigé par des astronomes de l’Institut Max Planck d’Astronomie (MPIA) de Heidelberg est d’autant plus passionnante.
“La localisation de ce filament a contribué à ce succès”, explique Jonas Syed, doctorant au MPIA et premier auteur de l’article publié aujourd’hui dans la revue Astronomy & ; Astrophysics. “Nous ne savons pas encore exactement comment il est arrivé là. Mais le filament s’étend sur environ 1600 années-lumière sous le plan de la Voie lactée”. En conséquence, le rayonnement de l’hydrogène, qui a une longueur d’onde de 21 centimètres, se détache nettement de l’arrière-plan, rendant le filament visible.
Cette image en fausses couleurs montre la distribution de l’hydrogène atomique mesurée à une longueur d’onde de 21 cm. La ligne pointillée rouge trace le filament “Maggie”. Crédit : J. Syed/MPIA
“Les observations nous ont également permis de déterminer la vitesse du gaz d’hydrogène”, explique Henrik Beuther. Il est co-auteur de l’étude et dirige le programme d’observation THOR (The HI/OH/Recombination line survey of the Milky Way) au MPIA, sur lequel les données sont basées. “Cela nous a permis de montrer que les vitesses le long du filament diffèrent à peine”. Par conséquent, concluent les chercheurs, il s’agit bien d’une structure cohérente.
Sa vitesse moyenne est déterminée principalement par la rotation du disque de la Voie lactée. “Grâce à ces informations et à une nouvelle méthode d’analyse des données, nous avons réussi à déterminer la taille et la distance du filament”, explique Sümeyye Suri. Elle est un autre coauteur et ancienne astronome du MPIA qui travaille désormais à l’Université de Vienne. “Il mesure environ 3900 années-lumière de long et 130 années-lumière de large”. À une distance d’environ 55 000 années-lumière, il se trouve de l’autre côté de la Voie lactée. En revanche, les plus grands nuages de gaz moléculaire connus ne s’étendent généralement “que” sur environ 800 années-lumière.
Cette image correspond à la boîte de la figure avec la vue d’ensemble de la Voie lactée. En plus de la distribution de l’hydrogène atomique, les couleurs indiquent les différentes gammes de vitesse du gaz, telles que mesurées par les observations de l’étude THOR. Le filament “Maggie” est visible dans la zone inférieure. Crédit : T. Müller/J. Syed/MPIA
L’hydrogène est présent dans l’Univers sous différents états. Les astronomes le trouvent sous forme d’atomes et de molécules, dans lesquelles deux atomes sont réunis. Seul le gaz moléculaire se condense en nuages relativement compacts, qui forment des régions glaciales où de nouvelles étoiles finissent par apparaître. Mais la manière exacte dont se produit le passage de l’hydrogène atomique à l’hydrogène moléculaire est encore largement méconnue.inconnu. L’opportunité d’étudier ce filament extraordinairement long n’en est que plus excitante.
Le co-auteur de l’étude, Juan D. Soler, a déjà trouvé le premier indice de cet objet il y a un an. Il avait alors baptisé le filament “Maggie”, du nom de la plus longue rivière de son pays, la Colombie, appelée le Río Magdalena. “Maggie” était déjà reconnaissable dans les évaluations précédentes des données. Mais seule l’étude actuelle prouve sans aucun doute qu’il s’agit d’une structure cohérente”, explique Soler, qui a récemment quitté le MPIA pour rejoindre l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) à Rome.
En regardant de plus près, l’équipe a remarqué que le gaz converge en certains points du filament. Ils en concluent que l’hydrogène gazeux s’accumule à ces endroits et se condense en de grands nuages. Les chercheurs soupçonnent également que ce sont les environnements où le gaz atomique se transforme progressivement en une forme moléculaire.
- Dans des données publiées précédemment, ils ont en effet trouvé des preuves de Maggie contenant de l’hydrogène moléculaire à une fraction massique d’environ 8 %. Nous sommes peut-être en présence d’une région de la Voie lactée où la matière première immédiate des nouvelles étoiles est produite. Par conséquent, de nouvelles étoiles pourraient se former ici dans un avenir lointain. “Cependant, de nombreuses questions restent sans réponse”, souligne Syed. “Des données supplémentaires, qui, nous l’espérons, nous donneront plus d’indices sur la fraction de gaz moléculaire, attendent déjà d’être analysées.”
Référence : “Le filament “Maggie” : Physical properties of a giant atomic cloud” par J. Syed, J. D. Soler, H. Beuther, Y. Wang, S. Suri, J. D. Henshaw, M. Riener, S. Bialy, S. Rezaei Kh.., J. M. Stil, P. F. Goldsmith, M. R. Rugel, S. C. O. Glover, R. S. Klessen, J. Kerp, J. S. Urquhart, J. Ott, N. Roy, N. Schneider, R. J. Smith, S. N. Longmore et H. Linz, 20 décembre 2021, Astronomie & ; Astrophysique.
DOI: 10.1051/0004-6361/202141265
L’équipe est composée de Jonas Syed (Institut Max Planck d’Astronomie, Heidelberg, Allemagne), qui a travaillé sur le projet. [MPIA]), Juan D. Soler (MPIA ; Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, Istituto Nazionale di Astrofisica, Rome, Italie), Henrik Beuther (MPIA), Yuan Wang (MPIA), Sümeyye Suri (MPIA ; Institut d’Astrophysique, Université de Vienne, Autriche), Jonathan D. Henshaw (MPIA), Manuel Riener (MPIA), Shmuel Bialy (Harvard Smithsonian Center, Cambridge, USA), Sara Rezaei Khoshbakht (MPIA ; Chalmers tekniska högskola, Gothenburg, Suède), Jeroen M. Stil (Département de physique et d’astronomie, Université de Calgary, Canada), Paul F. Goldsmith (Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, USA), Michael R. Rugel (Max Planck Institute for Radio Astronomy, Bonn, Allemagne), Simon C. O. Glover (Centre d’astronomie, Institut d’astrophysique théorique, Université de Heidelberg, Allemagne). [ZAH/ITA]), Ralf S. Klessen (ZAH/ITA ; Centre interdisciplinaire de calcul scientifique, Université de Heidelberg, Allemagne), Jürgen Kerp (Institut d’astronomie Argelander, Université de Bonn, Allemagne), James S. Urquhart (Centre d’astrophysique et de science planétaire, Université de Kent, Royaume-Uni), Jürgen Ott (Observatoire national de radioastronomie, Socorro, États-Unis), Nirupam Roy (Département de physique, Institut indien des sciences, Begaluru, Inde), Nicola Schneider (I. Phyikalisches Institut, Université de Cologne, Allemagne), Rowan J. Smith (Jodrell Bank Centre for Astrophysics, Université de Manchester, Royaume-Uni), Steven N. Longmore (Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University, Liverpool, Royaume-Uni), Hendrik Linz (MPIA).
