Une équipe internationale d'astronomes a créé les toutes premières cartes à grande échelle d'une forme mystérieuse de matière, connue sous le nom de gaz moléculaire sombre CO, dans l'un des quartiers de formation d'étoiles les plus actifs de notre Voie lactée, Cygnus X. Leurs découvertes, réalisées à l'aide du télescope Green Bank (GBT), fournissent de nouveaux indices cruciaux sur la façon dont les étoiles se sont formées dans la Voie lactée.
Depuis des décennies, les scientifiques savent que la plupart des nouvelles étoiles naissent à l’intérieur de nuages d’hydrogène moléculaire froid. Une grande partie de cet hydrogène moléculaire est invisible pour la plupart des télescopes : il n’émet pas de lumière facilement détectable.
Traditionnellement, les astronomes recherchaient ces nuages en recherchant le monoxyde de carbone (CO), une molécule qui agit comme un signe clignotant pour les régions de formation d'étoiles. Cependant, il s'avère qu'il y a beaucoup de gaz formant des étoiles qui ne « s'allument » pas dans le CO. Ce matériau sombre et caché (appelé CO-gaz moléculaire sombre) a été l'un des plus grands angles morts de l'astronomie.
Aujourd’hui, pour la première fois, les astronomes ont cartographié ce gaz caché sur une immense bande de ciel – plus de 100 fois la surface couverte par la pleine lune – en observant les raies spectrales radio des atomes en recombinaison, connues sous le nom de raies de recombinaison radio du carbone (CRRL). La carte de l'équipe couvre la région animée de Cygnus X, une métropole cosmique située à environ 5 000 années-lumière, qui regorge d'étoiles nouveau-nées.
« C'est comme allumer soudainement les lumières d'une pièce et voir toutes sortes de structures dont nous ignorions l'existence », explique Kimberly Emig, scientifique associée à l'Observatoire national de radioastronomie (NRAO) et auteur principal de la nouvelle étude publiée dans Le journal d'astrophysique.
La nouvelle carte révèle un vaste réseau d’arcs, de crêtes et de toiles de gaz sombre sillonnant Cygnus X. Ces formes montrent où la matière stellaire est rassemblée et cultivée, avant qu’elle ne devienne visible sous forme de CO dans les nuages moléculaires. La recherche démontre que ces faibles signaux de carbone, détectés à de très basses fréquences radio, constituent un outil incroyablement puissant pour découvrir le gaz caché qui relie directement la matière ordinaire à la formation de nouvelles étoiles.
Les chercheurs ont découvert que ce gaz sombre n’est pas simplement immobile ; il coule et se déplace, et se déplace à des vitesses beaucoup plus élevées que ce que l'on pensait auparavant. Ces flux turbulents peuvent déterminer la rapidité avec laquelle les étoiles peuvent se former. L’équipe a également découvert que la luminosité de ces lignes de carbone est directement liée à la lumière intense des étoiles baignant la région, soulignant le rôle puissant que joue le rayonnement dans le recyclage galactique.
« En rendant visible l'invisible, nous pouvons enfin suivre comment la matière première de notre galaxie est transformée de simples atomes en structures moléculaires complexes qui deviendront un jour des étoiles, des planètes et peut-être la vie », explique Emig, « Et ce n'est que le début de la compréhension de ces forces inédites. »
Le GBT est devenu le premier outil mondial pour ce type de recherche, et des études encore plus vastes sur les CRRL (comme l'enquête GBT sur les gaz ionisés diffus à basses fréquences) sont en cours pour explorer d'autres régions de formation d'étoiles de la Voie lactée. Les informations glanées ici aideront les astronomes du monde entier à modéliser la façon dont notre galaxie – et potentiellement d’autres – construit des nuages massifs dans lesquels les étoiles peuvent se former.
