Les astronomes ont capturé l'image la plus claire à ce jour de la façon dont naissent les étoiles massives, révélant une interaction spectaculaire entre la gravité et les champs magnétiques dans certaines des régions de formation d'étoiles les plus dynamiques de notre galaxie. Une équipe dirigée par le Dr Qizhou Zhang du Centre d'astrophysique | Harvard & Smithsonian ont utilisé l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) pour mener l'étude la plus vaste et la plus détaillée à ce jour des champs magnétiques dans 17 régions où se forment des amas d'étoiles massives.
Ces observations, qui s'étendent sur quelques milliers d'unités astronomiques (environ 10 fois la distance entre le Soleil et Pluton), offrent le premier aperçu statistique de la manière dont les forces invisibles du magnétisme et de la gravité luttent et façonnent la formation d'étoiles au plus profond des nuages moléculaires géants.
L'ouvrage est publié dans Le journal d'astrophysique.
La formation d’étoiles nécessite que le gaz présent dans l’espace soit comprimé à des densités plus de dix mille milliards de fois supérieures à celles que l’on trouve généralement dans les nuages interstellaires. Mais cet effondrement épique n’est pas dû uniquement à la gravité : les champs magnétiques et les turbulences repoussent et résistent à l’attraction. Pendant des décennies, les astronomes ont débattu pour savoir quelle force prédominait lorsque les nuages de gaz rétrécissaient et que les étoiles s’enflammaient.
Les nouvelles observations ALMA réalisées par l'équipe de Zhang ont fourni des réponses cruciales. En mesurant comment les directions des champs magnétiques changent à différentes distances des jeunes protoétoiles, les chercheurs ont découvert qu'à mesure que le gaz devient plus dense, la gravité commence à gagner cette lutte acharnée cosmique. Les champs magnétiques, qui au départ résistent principalement à la gravité, s'alignent progressivement avec le gaz entrant, montrant un signe clair que la gravité prend le relais en tant que force principale façonnant l'effondrement du nuage.
Cette étude marque la première fois que les astronomes tracent statistiquement le comportement des champs magnétiques lorsque la gravité attire un nuage en formation d'étoiles vers l'intérieur, avec des mesures précises, en milliers d'unités astronomiques, sur un large échantillon de régions massives de formation d'amas. Les résultats ont révélé une tendance surprenante : les orientations du champ magnétique ne se produisent pas de manière aléatoire. Au lieu de cela, ils montrent deux préférences : parfois alignés avec la direction de la gravité, ou parfois perpendiculaires – preuve d'une relation complexe et évolutive entre ces deux forces cosmiques.
« Grâce à la sensibilité et à la résolution extraordinaires d'ALMA, nous pouvons désormais sonder ces lieux de naissance cosmiques avec des détails sans précédent », a déclaré Zhang. « Nous constatons que la gravité réoriente le champ magnétique à mesure que les nuages s'effondrent, offrant ainsi de nouveaux indices sur la manière dont les étoiles massives – et les amas qu'elles habitent – émergent du milieu interstellaire. »
Comprendre comment se forment les étoiles est fondamental dans presque tous les domaines de l’astronomie, car il détermine tout, depuis les origines de notre propre soleil jusqu’à l’évolution des galaxies. Ces travaux mettent non seulement fin à des débats de longue date sur l’importance relative des champs magnétiques et de la gravité dans la formation d’étoiles massives, mais donnent également aux scientifiques de nouveaux outils puissants pour tester et affiner les théories sur les cycles de vie des étoiles, des planètes et des nuages cosmiques.
En tant que plus grande étude polarimétrique ALMA de ce type, ce projet établit une nouvelle norme pour la compréhension des composants visibles et invisibles de notre galaxie. Les résultats révèlent que même si les champs magnétiques façonnent les nuages de formation d'étoiles, la gravité prend finalement la tête de la naissance des étoiles les plus massives, une découverte rendue possible grâce à la technologie de pointe d'ALMA.
