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    Carottes de poussière froide dans la zone centrale de la Voie lactée

    Une image en trois couleurs de la zone moléculaire centrale de la Voie lactée dans un gaz moléculaire dense (rouge), infrarouge lointain (vert), et proche infrarouge (bleu); les grandes régions sont étiquetées. Les astronomes ont produit un nouveau catalogue des plus denses, des noyaux stellaires dans toute la région. Crédit :Battersby et al. 2020

    La zone moléculaire centrale (CMZ) de la Voie lactée s'étend sur les 1600 années-lumière les plus intimes de la galaxie (à titre de comparaison, le Soleil a 26 ans, 600 années-lumière du centre galactique) et comprend un vaste complexe de nuages ​​moléculaires contenant environ soixante millions de masses solaires de gaz moléculaire. Le gaz dans ces nuages ​​existe dans des conditions physiques plus extrêmes qu'ailleurs dans la galaxie en moyenne, avec des densités et des températures plus élevées, des pressions plus intenses, champs magnétiques, et les turbulences, et des abondances plus élevées de rayons cosmiques et de rayonnement ultraviolet et de rayons X. Le CMZ est donc un laboratoire unique pour étudier la formation des étoiles :non seulement ces conditions sont rarement observées dans le reste de la Voie lactée, elles semblent être similaires aux conditions dans les galaxies de formation d'étoiles extrêmement lumineuses dans l'univers primitif et offrent un aperçu indirect de la compréhension de l'histoire cosmique de la formation d'étoiles qui n'est pas possible actuellement. Cependant, il y a une énigme :le taux de formation d'étoiles dans la CMZ est bien inférieur à ce à quoi on pourrait s'attendre, à peine un dixième de masse solaire par an.

    Les lieux de naissance des étoiles sont considérés comme les régions les plus denses des nuages ​​​​moléculaires géants (GMC), appelé 'touffes, ' dont les tailles caractéristiques sont de 1 à 10 années-lumière. Ces amas se fragmentent davantage en « noyaux » liés gravitationnellement dont les tailles caractéristiques sont environ dix fois plus petites ; des systèmes stellaires individuels peuvent alors se former à partir des noyaux. La nature des transitions entre ces étapes évolutives nécessite de vastes études des structures stellaires et non stellaires à travers le continuum hiérarchique des échelles et des conditions physiques pertinentes. les astronomes du CFA Cara Battersby, Eric Keto, Daniel Callanan, Nimesh Patel, Qizhou Zhang, et Volker Tolls et leurs collègues ont publié l'enquête CMZoom, une carte complète et impartiale du gaz à haute densité dans la région. Les régions à haute densité sont quantifiées par la quantité d'hydrogène gazeux moléculaire le long de leurs lignes de visée et se caractérisent par une telle quantité de poussière que la lumière visible est complètement bloquée.

    L'enquête est le résultat d'un vaste programme Submillimeter Array de 550 heures et a abouti à de nouveaux catalogues des cœurs compacts de la région. Il y a 285 noyaux distincts qui ont été découverts sans ambiguïté; 531 autres ont des identifications plus provisoires. Les noyaux dans la CMZ, comme ailleurs, sont des sites potentiels pour les futurs amas d'étoiles, mais l'émission lumineuse d'avant-plan et d'arrière-plan vers le centre galactique rend difficile la détermination précise des masses de ces noyaux, laissant ce prédicteur critique de la formation d'étoiles très incertain (l'émission est également l'une des raisons pour lesquelles ce catalogue a été si difficile à préparer). Les astronomes ont néanmoins pu estimer le potentiel maximal de formation d'étoiles des noyaux de leur catalogue en faisant des hypothèses générales mais réalistes sur les masses des noyaux, températures, et d'autres propriétés. Ils trouvent un taux potentiel maximum de formation d'étoiles compris entre 0,08 et 2,2 masses solaires par an, peut-être même autant que le taux moyen actuel de formation d'étoiles dans toute la galaxie. Le résultat met en évidence la faiblesse déconcertante de la formation d'étoiles actuelle dans la CMZ. Le sondage, en répertoriant toutes les carottes à étudier, est une étape supplémentaire vers la compréhension de la formation des étoiles dans les environnements extrêmes présents dans la CMZ et l'univers primitif.


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