Une équipe internationale dirigée par des chercheurs de l'Université de Cologne a résolu le mystère d'un phénomène extraordinaire connu sous le nom d' »Anneau de Diamant » dans la région de formation d'étoiles Cygnus X, une énorme structure en forme d'anneau faite de gaz et de poussière qui ressemble à un anneau de diamant brillant. Dans des structures similaires, les formations ne sont pas plates mais de forme sphérique. On ne savait pas encore comment cette forme particulière est née.
Les résultats ont été publiés sous le titre « The Diamond Ring in Cygnus X: an advanced stage of an Expansion bubble of ionized carbon » dans la revue Astronomie et astrophysique.
Comment s'est formée la structure de la bague en diamant
L'anneau a un diamètre d'environ 20 années-lumière et brille fortement en lumière infrarouge. C’est la relique d’une ancienne bulle cosmique autrefois formée par le rayonnement et les vents d’une étoile massive. Contrairement à d'autres objets similaires, le « Diamond Ring » n'a pas de coque sphérique à expansion rapide, mais seulement un anneau à expansion lente.
« Pour la première fois, nous avons observé l'étape finale d'une telle bulle de gaz dans une structure nuageuse nettement plate », explique Simon Dannhauer de l'Institut d'astrophysique de l'Université de Cologne, qui a dirigé l'étude. « La bulle a « éclaté », car les gaz ont pu s'échapper dans les zones les plus fines qui l'entourent. Tout ce qui est resté était sa forme plate particulière. »
Des simulations informatiques montrent que la bulle s'est d'abord développée dans toutes les directions, puis s'est échappée perpendiculairement au nuage. Ce qui restait, c'était la structure de la « Bague de Diamant » visible aujourd'hui. On estime que cette formation cosmique a environ 400 000 ans, soit une durée de vie très jeune comparée à la durée de vie des étoiles massives. Sebastian Vider de l'Université de Cologne a réalisé ces simulations informatiques sur le nouveau supercalculateur « RAMSES ».
Le rôle des étoiles massives et SOFIA
La bulle constituée de carbone ionisé était autrefois gonflée par une étoile chaude dont la masse était environ 16 fois supérieure à celle de notre soleil. Cette étoile chauffe le gaz et la poussière jusqu'à ce qu'elle brille. De telles observations sont techniquement très exigeantes et n'ont été possibles qu'avec l'aide de l'observatoire volant SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy).
Avec SOFIA, un avion Boeing modifié qui vole à une altitude de 13 kilomètres ou plus, les chercheurs peuvent observer une gamme de longueurs d'onde de lumière qui n'est pas accessible depuis la Terre. Ce faisant, les chercheurs ont pu mesurer avec précision le mouvement du gaz : l’anneau se dilate à environ 1,3 kilomètres par seconde, ce qui correspond à environ 4 700 km/h et est en fait assez lent par rapport à des bulles similaires.
Ce que révèle la découverte sur la formation des étoiles
Cette découverte fournit des informations précieuses sur la manière dont le rayonnement et les vents des jeunes étoiles façonnent leur environnement et influencent donc également la formation de nouvelles étoiles.
« L'anneau de diamant est un excellent exemple de l'énorme influence que peuvent avoir des étoiles individuelles sur des complexes nuageux entiers », explique le Dr Nicola Schneider, co-auteur de l'étude.
« De tels processus sont cruciaux pour comprendre la formation des étoiles dans notre Voie lactée », poursuit le Dr Robert Simon.
Il reste néanmoins une petite déception pour les romantiques. L'étude montre également que ce qui ressemble à un « anneau de diamant » vu de la Terre est en réalité constitué de deux objets individuels. Il semble que le « Diamant », un amas de jeunes étoiles, ne soit qu'une partie de l'anneau. En fait, il se situe à quelques centaines d’années-lumière devant lui.
