Formation d'étoiles dans les nuages ​​interstellaires de gaz et de poussière, les nuages ​​dits moléculaires, se déroule très rapidement mais de manière très inefficace. La majeure partie du gaz est dispersée par le rayonnement stellaire, révélant que les galaxies sont des systèmes hautement dynamiques, comme des "chaudrons cosmiques, " composé de composants qui changent constamment d'apparence. Basé sur de nouvelles observations de la galaxie spirale NGC 300, une équipe de scientifiques dirigée par l'astrophysicien Dr. Diederik Kruijssen de l'université de Heidelberg a réussi pour la première fois à reconstruire l'évolution temporelle des nuages ​​moléculaires et le processus de formation d'étoiles en leur sein. Leur analyse montre que ces nuages ​​sont des structures éphémères aux cycles de vie rapides, entraînée par le rayonnement intense des étoiles naissantes. Les résultats sont publiés dans La nature .

L'intensité observée de la formation d'étoiles dans la galaxie spirale NGC 300 peut s'expliquer de deux manières. Les nuages ​​moléculaires peuvent avoir une très longue durée de vie et finir par convertir toute leur masse en étoiles. Dans ce cas, les positions des jeunes étoiles doivent généralement correspondre à celles des nuages ​​moléculaires à partir desquels elles se sont formées. Alternativement, les étoiles peuvent se former très rapidement au sein des nuages ​​moléculaires et disperser le gaz avec leur rayonnement intense, ne laissant qu'une petite fraction du gaz disponible pour la conversion en étoiles. Dans ce cas, les jeunes étoiles et les nuages ​​moléculaires devraient généralement résider dans des endroits différents.

Pour décider lequel de ces modèles du cycle de vie du nuage moléculaire est correct, Le Dr Kruijssen et son équipe ont combiné deux séries différentes d'observations de la galaxie NGC 300, qui est à environ 6 millions d'années-lumière de la Voie lactée. La première observation est une carte de la lumière émise par le monoxyde de carbone qui montre où résident les nuages ​​moléculaires. La seconde est une carte de chaud, l'hydrogène ionisé qui marque les positions des massifs, étoiles nouvellement formées. Ces cartes ont été obtenues à l'aide de l'Atacama Large Millimeter Array (ALMA) de l'Observatoire européen austral (ESO) et du télescope de 2,2 mètres de la Max Planck Society et de l'ESO. Les observations ALMA ont été réalisées par le Dr Andreas Schruba, scientifique de l'Institut Max Planck de physique extraterrestre de Garching et l'un des co-auteurs de l'étude. Les scientifiques ont analysé les données à l'aide d'une nouvelle méthode statistique qui détermine comment le gaz moléculaire et la formation d'étoiles dans les galaxies sont liés à différentes échelles spatiales. Pour la première fois, cette méthode permet de quantifier avec précision les positions des nuages ​​moléculaires et des jeunes étoiles les unes par rapport aux autres.

Selon les scientifiques, les résultats ne laissaient aucun doute :les positions des nuages ​​moléculaires et des jeunes, les étoiles massives coïncident rarement. Cet effet devient plus fort à plus petite échelle. Les scientifiques concluent que les étoiles se forment très rapidement, de telle sorte que le gaz et les jeunes étoiles représentent distincts, phases ultérieures du cycle de vie des nuages ​​moléculaires.

"Nos résultats démontrent que la formation d'étoiles se déroule très rapidement et de manière très inefficace, " dit le Dr Kruijssen, chef de groupe de recherche à l'Institut de calcul astronomique. "Les nuages ​​moléculaires de NGC 300 vivent environ dix millions d'années et ne prennent qu'environ 1,5 million d'années pour être détruits, bien avant que les étoiles les plus massives n'atteignent la fin de leur vie et n'explosent en supernovae." Dr. Mélanie Chevance, chercheur dans son équipe et également co-auteur de l'article, ajoute :« Le rayonnement intense des jeunes étoiles disperse leur nuage moléculaire parent en le chauffant et en le dispersant sous forme de bulles de gaz interstellaire chaudes. De cette façon, seulement deux à trois pour cent de la masse des nuages ​​moléculaires sont réellement convertis en étoiles."

L'équipe de chercheurs souhaite maintenant appliquer sa nouvelle méthode statistique aux observations de galaxies très éloignées pour déduire comment la formation d'étoiles dans les nuages ​​moléculaires s'est déroulée au cours de l'histoire de l'Univers. "Nous allons maintenant étudier la relation entre les nuages ​​moléculaires et les jeunes étoiles dans les galaxies du cosmos. Dans un avenir proche, cela nous permettra de comprendre les galaxies comme des ensembles de composants qui subissent des cycles de vie entraînés par la formation d'étoiles et qui, ensemble, façonnent l'apparence de leurs galaxies hôtes, " explique le Dr Kruijssen.