Deux équipes de recherche ont utilisé une carte de l'Observatoire stratosphérique de la NASA pour l'astronomie infrarouge, SOFIA, pour découvrir de nouvelles découvertes sur les étoiles se formant dans l'emblématique nébuleuse de la tête de cheval d'Orion. La carte révèle des détails essentiels pour une compréhension complète de la poussière et du gaz impliqués dans la formation des étoiles.

La nébuleuse de la Tête de Cheval est intégrée dans le nuage moléculaire géant Orion B beaucoup plus grand et est extrêmement dense, avec une masse suffisante pour faire environ 30 étoiles semblables au Soleil. Il marque la frontière entre le nuage moléculaire froid environnant - rempli des matières premières nécessaires à la fabrication des étoiles et des systèmes planétaires - et la zone à l'ouest où des étoiles massives se sont déjà formées. Mais le rayonnement des étoiles érode ces matières premières. Tandis que les molécules froides, comme le monoxyde de carbone, au plus profond de la nébuleuse dense sont à l'abri de ce rayonnement, les molécules à la surface y sont exposées. Cela déclenche des réactions qui peuvent affecter la formation d'étoiles, y compris la transformation des molécules de monoxyde de carbone en atomes de carbone et en ions, appelé ionisation.

Une équipe, dirigé par John Bally au Centre d'astrophysique et d'astronomie spatiale, à l'Université du Colorado à Boulder, voulait savoir si le rayonnement intense des étoiles proches est assez fort pour comprimer le gaz dans la nébuleuse et déclencher la formation de nouvelles étoiles. Ils ont combiné les données de SOFIA et de deux autres observatoires pour obtenir une vue multiforme de la structure et du mouvement des molécules là-bas.

L'équipe de Bally a découvert que le rayonnement des étoiles proches crée un plasma chaud qui comprime le gaz froid à l'intérieur de la tête de cheval, mais la compression est insuffisante pour déclencher la naissance d'étoiles supplémentaires. Néanmoins, ils ont appris des détails clés sur la structure de la nébuleuse.

Le rayonnement a provoqué l'écrasement d'une onde d'ionisation destructrice au-dessus du nuage. Cette vague a été arrêtée par la portion dense de Horsehead du nuage, provoquant la vague de s'enrouler autour d'elle. La tête de cheval a développé sa forme emblématique car elle était suffisamment dense pour bloquer les forces destructrices de l'onde d'ionisation.

"La forme de l'emblématique nébuleuse de la Tête de Cheval témoigne du mouvement et de la vitesse de ce processus, " a déclaré Bally. "Cela illustre vraiment ce qui se passe lorsqu'un nuage moléculaire est détruit par un rayonnement ionisé."

Les chercheurs tentent de comprendre comment les étoiles se sont formées dans la nébuleuse de la Tête de cheval - et pourquoi d'autres étoiles ne l'ont pas fait - car sa proximité avec la Terre permet aux astronomes de l'étudier en détail. Cela fournit des indices sur la façon dont les étoiles peuvent se former dans des galaxies lointaines qui sont trop éloignées pour que les détails les plus fins puissent être observés clairement, même par les télescopes les plus puissants.

« Dans des études comme celle-ci, nous apprenons que la formation d'étoiles est un processus auto-limitant, ", a déclaré Bally. "Les premières étoiles à se former dans un nuage peuvent empêcher la naissance d'étoiles supplémentaires à proximité en détruisant les parties adjacentes du nuage."

Dans une autre étude basée sur la carte de SOFIA, une équipe de chercheurs dirigée par Cornelia Pabst, de l'Université de Leyde, Pays-Bas, ont analysé la structure et la luminosité du gaz dans les régions sombres et froides de et autour de la nébuleuse de la Tête de Cheval. Cette région a très peu de formation d'étoiles par rapport au nuage d'Orion B ou à la Grande Nébuleuse d'Orion, au sud-ouest de la nébuleuse de la Tête de Cheval. Pabst et son équipe voulaient comprendre les conditions physiques dans la région sombre qui peuvent affecter le taux de formation d'étoiles.

Ils ont trouvé que la forme, la structure et la luminosité du gaz dans la nébuleuse ne correspondent pas aux modèles existants. D'autres observations sont nécessaires pour explorer pourquoi les modèles ne correspondent pas à ce qui a été observé.

"Nous commençons à peine à comprendre que, même si nous n'avons regardé qu'une très petite partie de ce nuage moléculaire, tout est plus compliqué que ce que les modèles indiquaient initialement, " dit Pabst. " Cette carte est magnifique, des données précieuses que nous pouvons combiner avec de futures observations pour nous aider à comprendre comment les étoiles se forment localement, dans notre galaxie, nous pouvons donc relier cela à la recherche extragalactique. »

Les études ont été publiées dans le Journal astronomique et Astronomie et astrophysique .

La carte de la Nébuleuse de la Tête de Cheval utilisée par les deux équipes a été créée à l'aide de l'instrument GREAT amélioré de SOFIA. Il a été mis à niveau pour utiliser 14 détecteurs simultanément, la carte a donc été créée beaucoup plus rapidement qu'elle n'aurait pu l'être sur les observatoires précédents, qui n'utilisait qu'un seul détecteur.

"Nous n'aurions pas pu faire cette recherche sans SOFIA et son instrument amélioré, upGREAT." dit Bally. "Parce qu'il atterrit après chaque vol, ses instruments sont réglables, mis à niveau et améliorés de manières impossibles sur les observatoires spatiaux. SOFIA est fondamental pour développer des instruments toujours plus puissants et fiables pour une utilisation future dans l'espace."

Le SOFIA est un avion de ligne Boeing 747SP modifié pour transporter un télescope de 100 pouces de diamètre.