Deux astronomes grecs ont réussi à modéliser la structure tridimensionnelle d'un nuage de gaz interstellaire, et a constaté qu'il est de l'ordre de 10 fois plus spacieux qu'il n'y paraissait à l'origine.

La forme et la structure de Musca, décrit dans le journal Science , pourrait aider les scientifiques à sonder les origines mystérieuses et l'évolution des étoiles - et par extension, les planètes qui les entourent.

Trouver la structure 3-D de ces nuages ​​"est un "Saint Graal" dans les études du milieu interstellaire depuis de nombreuses années maintenant, " a déclaré l'auteur principal Konstantinos Tassis, astrophysicien à l'Université de Crète.

Les nuages ​​interstellaires servent de berceaux célestes aux étoiles naissantes, qui se condensent à partir de ces énormes agglomérations de gaz et de poussière. Ces froids, poussiéreux, les nuages ​​magnétisés peuvent atteindre un million de fois la masse du soleil. Mais parce qu'ils sont remplis d'hydrogène moléculaire qui bloque la lumière des étoiles de fond, ils apparaissent généralement comme des trous dans un ciel nocturne par ailleurs lumineux. Ils sont plus facilement étudiés à l'aide de la lumière infrarouge.

Mais même en lumière infrarouge, ces nuages ​​sont difficiles à étudier car on ne peut les voir que comme des structures plates, même s'ils sont en réalité tridimensionnels. Nous savons très peu de choses sur leur densité, quelle forme ils sont et comment ils sont organisés à l'intérieur.

"Toutes sortes de processus physiques et chimiques différents ont lieu à l'intérieur, et comme résultat, le processus de formation des étoiles est mal compris, " Tassis a déclaré dans un e-mail. " Comment un nuage géant d'un million de masses solaires se décompose-t-il en plus petits morceaux, et comment ces fragments se condensent-ils en étoiles semblables à notre soleil ? Qu'est-ce qui fait qu'un nuage forme beaucoup de petites étoiles ou quelques étoiles plus grandes ?"

"Ces problèmes, bien qu'elles soient directement liées à la question de l'origine de notre soleil, notre planète, et, finalement, nous-mêmes, sont encore très mystérieux, " il ajouta.

Il y a une dizaine d'années, l'astrophysicien Paul Goldsmith du Jet Propulsion Laboratory de La Canada Flintridge et ses collègues ont découvert d'étranges mèches de cheveux entourant de tels nuages ​​de gaz, un peu comme les cils d'une bactérie. Au milieu du chaos d'un nuage de gaz, ces structures ordonnées ont attiré l'attention des astronomes. Comment se sont-ils formés, et pourquoi?

"Comprendre comment vous créez de nouvelles étoiles est vraiment un défi critique pour l'astrophysique moderne, " Orfèvre, qui n'était pas impliqué dans le nouveau journal, dit dans une interview. "Ces nuages ​​moléculaires sont là où de nouvelles étoiles se forment, et ainsi comprendre la structure de ces nuages, et combien ils sont profonds, quelle est leur structure tridimensionnelle, est évidemment essentiel pour comprendre l'ensemble du tableau."

Tout en complétant ses travaux de doctorat à l'Université de Crète, l'auteur principal Aris Tritsis (maintenant stagiaire postdoctoral à l'Université nationale australienne) a conclu que ces stries étaient en fait causées par des ondes magnétiques laissant leur empreinte sur le gaz du nuage.

"C'est alors que l'on s'est rendu compte que ces stries pourraient coder une vibration globale si le nuage est isolé, une chanson, ' un modèle de fréquences qui pourrait révéler le vrai, forme 3D du nuage, ", a déclaré Tassis.

Pour essayer d'utiliser ces ondes magnétosoniques pour comprendre la forme d'un nuage interstellaire, ils ont extrait des données de l'observatoire spatial infrarouge Herschel de l'Agence spatiale européenne, qui peut voir dans l'infrarouge. Ils se sont concentrés sur Musca, qui se trouve dans l'hémisphère sud à environ 500 années-lumière de la Terre.

Musca, un nuage filamenteux long et fin, fait une cible idéale parce qu'elle était relativement isolée. Cela signifiait qu'il était peu probable que ses stries aient été déformées par le "bruit" provenant des structures voisines, dit Tassis.

Parce que les ondes sont essentiellement piégées dans le nuage interstellaire, la longueur d'onde contiendra en fait des informations sur ses dimensions. Après avoir utilisé les stries pour déterminer la longueur d'onde de cette « vibration globale, " les scientifiques ont pu déterminer la véritable forme de ce nuage de gaz.

De notre point de vue, Musca ressemble à une aiguille. Mais les ondes magnétosoniques ont révélé que le nuage de gaz avait en fait la forme d'une crêpe, que nous observions de face. En tout, le nuage semble mesurer environ 24 années-lumière de large sur 18 années-lumière de large et une année-lumière d'épaisseur.

"De la même manière qu'une flûte piccolo fait un son très différent d'un tuba (l'air vibre avec des fréquences différentes dans les deux cas car la forme et la taille des instruments sont très différentes), un nuage en forme de galette vibre sur un ton très différent de celui d'un nuage en forme d'aiguille, " dit Tassis. " Le musca vibre très clairement comme une crêpe, pas une aiguille. Ce n'est pas un effet subtil, c'est époustouflant !"

Cela signifiait que le nuage de gaz était beaucoup plus volumineux qu'on ne le pensait auparavant - environ de l'ordre de 10 fois plus gros, dit Tassis. Et parce que la même quantité de gaz remplissait cet espace plus grand que prévu, cela signifiait que le nuage était beaucoup moins dense que ce que les scientifiques avaient prévu.

"Ce fut une énorme surprise pour nous, ", a déclaré Tassis.

Orfèvre, dont l'équipe a identifié à l'origine l'existence de stries, loué le travail.

"C'est génial. C'est excitant, " a déclaré l'astrophysicien. "Maintenant, nous devons déterminer si nous pouvons le confirmer par un autre type de mesure."

La découverte que Musca est une crêpe et non un filament en forme d'aiguille prototype change totalement la compréhension des scientifiques de l'équilibre des forces qui a façonné ce nuage de gaz et influencé son processus de formation d'étoiles, Tassis ajouté.

Pour une chose, un nuage de gaz moins dense aurait un taux de formation d'étoiles beaucoup plus faible. En plus de ça, la démographie moléculaire des nuages ​​clairsemés est différente de celle des nuages ​​plus denses. Nuages ​​denses, par exemple, sont plus susceptibles d'avoir des molécules à base d'azote telles que l'ammoniac.

La forme d'un tel nuage peut aussi être très révélatrice :les forces magnétiques forment des nuages ​​en forme de crêpe, la turbulence forme des nuages ​​en forme d'aiguilles et les forces thermiques entraînent des arrondis, nuages ​​globuleux, dit Tassis. Si les scientifiques peuvent maintenant commencer à rendre plus de ces nuages ​​en trois dimensions, ils ne confondront pas un nuage en forme de crêpe avec un nuage en forme d'aiguille. Cela signifie qu'ils commenceront à avoir une bien meilleure idée des forces en jeu.

"Maintenant que nous savons que Musca est une crêpe, nous savons qu'au moins pour ce nuage particulier, les forces magnétiques doivent jouer un rôle clé dans le processus de formation d'étoiles qui se déroule à l'intérieur, ", a déclaré Tassis.

Armé de la connaissance de la structure tridimensionnelle de Musca, d'autres scientifiques peuvent désormais obtenir plus d'informations sur les propriétés chimiques et physiques de ce nuage de gaz interstellaire.

"Avec sa structure 3D révélée, Musca servira désormais de laboratoire prototype pour étudier la formation des étoiles plus en détail que jamais auparavant, " a déclaré Tassis. " La saga de formation d'étoiles Musca ne fait que commencer, et c'est un développement très excitant qui va au-delà de cette découverte particulière."

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