Une équipe internationale de scientifiques dirigée par un astrophysicien de l'Université de Rutgers – New Brunswick a découvert un nuage potentiellement formant des étoiles qui est l'une des plus grandes structures du ciel et parmi les plus proches du soleil et de la terre à détecter.
La vaste boule d'hydrogène, longue invisible pour les scientifiques, a été révélée en recherchant son principal constituant: l'hydrogène moléculaire. La découverte marque la première fois qu'un nuage moléculaire a été détecté avec la lumière émise dans le domaine d'extraviolement du spectre électromagnétique et ouvre la voie à d'autres explorations en utilisant l'approche.
Les scientifiques ont nommé le nuage d'hydrogène moléculaire «EOS», après la déesse grecque de la mythologie, qui est la personnification de l'aube. Leur découverte est décrite dans une étude publiée dans Astronomie naturelle.
« Cela ouvre de nouvelles possibilités pour étudier l'univers moléculaire », a déclaré Blakesley Burkhart, professeur agrégé au Département de physique et d'astronomie de la Rutgers School of Arts and Sciences qui a dirigé l'équipe et est un auteur de l'étude. Burkhart est également chercheur au Center for Computational Astrophysics au Flatiron Institute de New York.
Les nuages moléculaires sont composés de gaz et de poussière – avec la molécule la plus courante étant l'hydrogène, le bloc de construction fondamental des étoiles et des planètes et essentiel à la vie. Ils contiennent également d'autres molécules telles que le monoxyde de carbone. Les nuages moléculaires sont souvent détectés en utilisant des méthodes conventionnelles telles que les observations radio et infrarouges qui ramassent facilement la signature chimique du monoxyde de carbone.
Pour ce travail, les scientifiques ont utilisé une approche différente.
« Il s'agit du tout premier nuage moléculaire découvert en recherchant directement une émission ultraviolette loin de l'hydrogène moléculaire », a déclaré Burkhart. « Les données ont montré des molécules d'hydrogène brillantes détectées via la fluorescence dans l'ultraviolet lointain. Ce nuage brille littéralement dans l'obscurité. »
L'EOS ne représente aucun danger pour la Terre et le système solaire. En raison de sa proximité, le nuage de gaz présente une occasion unique d'étudier les propriétés d'une structure dans le milieu interstellaire, ont déclaré les scientifiques.
Le milieu interstellaire, fait de gaz et de poussière qui remplit l'espace entre les étoiles dans une galaxie, sert de matière première pour la formation de nouvelles étoiles.
« Lorsque nous regardons à travers nos télescopes, nous attrapons des systèmes solaires entiers en train de se former, mais nous ne savons pas en détail comment cela se passe », a déclaré Burkhart. « Notre découverte d'EOS est passionnante car nous pouvons désormais mesurer directement comment les nuages moléculaires se forment et se dissocient, et comment une galaxie commence à transformer le gaz et la poussière interstellaires en étoiles et planètes. »
Le nuage de gaz en forme de croissant est situé à environ 300 années-lumière loin de la Terre. Il se trouve sur le bord de la bulle locale, une grande cavité remplie de gaz dans l'espace qui englobe le système solaire. Les scientifiques estiment que l'EOS est une projection vaste sur le ciel, mesurant environ 40 lunes dans le ciel, avec une masse environ 3 400 fois celle du soleil. L'équipe a utilisé des modèles pour montrer qu'il devrait s'évaporer en 6 millions d'années.
« L'utilisation de la technique d'émission de fluorescence loin ultraviolette pourrait réécrire notre compréhension du milieu interstellaire, découvrant des nuages cachés à travers la galaxie et même aux limites détectables les plus éloignées de l'aube cosmique », a déclaré Thavisha Dharmawardena, un Hubble Fellow de la NASA à l'Université de New York et un premier auteur partagé de l'étude.
EOS a été révélé à l'équipe dans les données recueillies par un spectrographe d'extraviolet appelé FIMS-Spear (acronyme du spectrographe d'imagerie fluorescent) qui fonctionnait comme un instrument sur le satellite coréen STSAT-1. Un spectrographe lointain ultraviolet décompose la lumière très ultraviolet émise par un matériau en longueurs d'onde composantes, tout comme un prisme avec la lumière visible, créant un spectre que les scientifiques peuvent analyser.
Les données venaient d'être publiées publiquement en 2023 lorsque Burkhart les a rencontrés.
« C'était un peu comme juste attendre d'être exploré », a-t-elle déclaré.
Les résultats mettent en évidence l'importance des techniques d'observation innovantes pour faire progresser la compréhension du cosmos, a déclaré Burkhart. Elle a noté que l'EOS est dominé par l'hydrogène gazeux moléculaire mais est principalement du «co-dark», ce qui signifie qu'il ne contient pas beaucoup de matériau et n'émet pas la signature caractéristique détectée par des approches conventionnelles. Cela explique comment les EO ont échappé à être identifiés pendant si longtemps, ont déclaré des chercheurs.
« L'histoire du Cosmos est une histoire du réarrangement des atomes sur des milliards d'années », a déclaré Burkhart. « L'hydrogène qui est actuellement dans le nuage EOS existait au moment du Big Bang et qui est finalement tombé sur notre galaxie et a fusionné près du soleil. Donc, cela a été un long voyage de 13,6 milliards d'années pour ces atomes d'hydrogène. »
La découverte s'est présentée comme une surprise.
« Quand j'étais à des études supérieures, on nous a dit que vous ne pouvez pas facilement observer directement l'hydrogène moléculaire », a déclaré Dharmawardena de NYU. « C'est un peu sauvage que nous puissions voir ce nuage dans les données que nous ne pensions pas voir. »
EOS est également nommé d'après une proposition de mission spatiale de la NASA que Burkhart et d'autres membres de l'équipe soutiennent. La mission vise à élargir l'approche de la détection de l'hydrogène moléculaire à de plus grandes étendues de la galaxie, étudiant les origines des étoiles en étudiant l'évolution des nuages moléculaires.
L'équipe parcourt les données pour les nuages d'hydrogène moléculaire près et loin. Une étude publiée en préimprimée sur arxiv Par Burkhart et d'autres utilisant le télescope spatial James Webb (JWST) rapporte provisoirement le gaz moléculaire le plus éloigné à ce jour.
« En utilisant JWST, nous avons peut-être trouvé les molécules d'hydrogène les plus très loin du soleil », a déclaré Burkhart. « Ainsi, nous avons trouvé certains des plus proches et des plus éloignés en utilisant des émissions d'extravectiole. »
