Image infrarouge d’un nuage sombre infrarouge (IRDC) prise par la caméra IRAC du télescope spatial Spitzer. Ce filament sombre de matière est très froid, riche en molécules, et constitue un lieu de naissance potentiel pour de nouvelles étoiles. Une étude dans l’infrarouge lointain et le millimètre des CDRI très froids a permis de trouver des preuves des premiers stades de la formation d’étoiles et de soutenir plusieurs scénarios théoriques. Crédit : NASA, JPL-Caltech/S. Carey (SSC/Caltech)
Les nuages sombres infrarouges (IRDC) sont des taches sombres de poussières et de gaz froids que l’on peut observer dans le ciel en contraste avec la lueur infrarouge diffuse et brillante des poussières chaudes de notre galaxie. Les IRDCs sont massifs, froids et riches en molécules nécessaires pour faciliter l’effondrement gravitationnel du gaz en étoiles. Les IRDCs sont donc des sites naturels pour étudier la naissance des étoiles. Les processus détaillés qui façonnent la formation des étoiles massives (celles de plus de quelques masses solaires) restent obscurs, même après des décennies d’études, en partie parce que ces étoiles ont tendance à se former relativement rapidement et sont accompagnées d’un rayonnement particulièrement intense. Un scénario théorique suggère que la turbulence dans le gaz soutient la matière contre l’effondrement jusqu’à ce que le noyau devienne suffisamment massif pour la surmonter ; un autre suggère que les étoiles de faible masse se forment d’abord et deviennent des étoiles plus massives par accrétion.
Le télescope spatial Herschel a étudié une grande partie du ciel à cinq longueurs d’onde de l’infrarouge lointain (toutes plus de cent fois plus longues que les longueurs d’onde optiques) où la poussière interstellaire très froide – quelques dizaines de degrés kelvin seulement – émet le plus. De nombreux IRDC présentent des régions si froides que les détecteurs d’Herschel n’étaient pas assez sensibles pour les voir dans la plus courte de ces bandes, à 70 microns, et ces régions ont été baptisées “régions sombres à 70 microns”. CfA L’astronome Qizhou Zhang faisait partie de l’équipe qui a utilisé le télescope de l’Observatoire fédéral de l’environnement. ALMA millimétrique pour étudier les régions sombres de 70 microns où des amas jeunes et de masse élevée ont été observés. L’étude a porté sur une douzaine de CDRI et les premiers résultats indiquent qu’environ la moitié des noyaux étaient plus petits qu’une masse solaire, et qu’aucun noyau n’était plus grand que trente masses solaires.
L’IRDC G023.477+0.114, l’un des douze nuages de l’étude, se trouve à environ seize mille années-lumière. Il contient environ mille masses solaires de matière, et a été sélectionné parce qu’il était considéré comme un nuage massif sans étoiles ayant le potentiel de former des étoiles de grande masse. Des mesures spectroscopiques ont révélé que son gaz dense n’était pas turbulent, ce qui implique que la turbulence (au moins dans ce cas) n’était pas un facteur de soutien des noyaux contre l’effondrement en étoiles.
Une analyse approfondie des nouvelles mesures ALMA, avec des résolutions spatiales d’environ un dixième d’année-lumière, a trouvé onze noyaux dans la structure, et a mesuré leurs masses comme allant d’environ une à vingt masses solaires. Les observations ont également permis de découvrir quatre écoulements collimatés dans les images de lignes d’émission moléculaires, un signe que la formation d’étoiles a déjà commencé, même à ce stade précoce de développement. Ainsi, cette IRDC ne peut plus être considérée comme ayant un caractère pré-stellaire.
Les astronomes ont testé les deux principaux scénarios théoriques de formation d’étoiles en les comparant aux propriétés observées des onze noyaux et ont trouvé des exemples qui étaient cohérents avec l’une ou même les deux alternatives. Les scientifiques affirment que la taille de cet échantillon est encore trop petite pour tirer des conclusions claires, mais que l’analyse des noyaux dans l’échantillon complet des IRDCs dans l’étude de l’obscurité à 70 microns fournira éventuellement des statistiques suffisantes pour contraindre les modèles.
Référence : ” The ALMA Survey of 70 μm Dark High-mass Clumps in Early Stages (ASHES). IV. Star Formation Signatures in G023.477″ par Kaho Morii, Patricio Sanhueza, Fumitaka Nakamura, James M. Jackson, Shanghuo Li, Henrik Beuther, Qizhou Zhang, Siyi Feng, Daniel Tafoya, Andrés E. Guzmán, Natsuko Izumi, Takeshi Sakai, Xing Lu, Ken’ichi Tatematsu, Satoshi Ohashi, Andrea Silva, Fernando A. Olguin et Yanett Contreras, 16 décembre 2021, The Astrophysical Journal.
DOI : 10.3847/1538-4357/ac2365
