Les astronomes de l'Université Harvard ont découvert un monolithique, structure gazeuse en forme d'onde - la plus grande jamais vue dans notre galaxie - composée de pépinières stellaires interconnectées. Surnommée la « vague de Radcliffe » en l'honneur du port d'attache de la collaboration, le Radcliffe Institute for Advanced Study, la découverte transforme une vision vieille de 150 ans des pépinières stellaires voisines comme un anneau en expansion en une avec un ondulation, filament de formation d'étoiles qui atteint des milliers de milliards de kilomètres au-dessus et au-dessous du disque galactique.

L'oeuvre, Publié dans La nature le 7 janvier, a été rendue possible par une nouvelle analyse des données de la sonde Gaia de l'Agence spatiale européenne, lancé en 2013 avec pour mission de mesurer précisément la position, distance, et le mouvement des étoiles. L'équipe de recherche a combiné les données super précises de Gaia avec d'autres mesures pour construire un Carte 3D de la matière interstellaire dans la Voie lactée, et a remarqué un motif inattendu dans le bras spiral le plus proche de la Terre.

Les chercheurs ont découvert une longue, structure mince, environ 9, 000 années-lumière de long et 400 années-lumière de large, en forme de vague, culminant à 500 années-lumière au-dessus et au-dessous du plan médian du disque de notre Galaxie. La Vague comprend de nombreuses pépinières stellaires que l'on pensait auparavant faire partie de la "Ceinture de Gould", une bande de régions de formation d'étoiles censées être orientées autour du Soleil dans un anneau.

"Aucun astronome ne s'attendait à ce que nous vivions à côté d'un géant, collection de gaz en forme de vague - ou qu'il forme le bras local de la Voie lactée, " a déclaré Alyssa Goodman, le professeur Robert Wheeler Willson d'astronomie appliquée à l'Université Harvard, associé de recherche à la Smithsonian Institution, et codirecteur du programme scientifique du Radcliffe Institute of Advanced Study. « Nous avons été complètement choqués lorsque nous avons réalisé pour la première fois à quel point la vague de Radcliffe est longue et droite, en le regardant d'en haut en 3D, mais à quel point il est sinusoïdal lorsqu'il est vu de la Terre. L'existence même de la Vague nous oblige à repenser notre compréhension de la structure 3D de la Voie lactée."

"Gould et Herschel ont tous deux observé des étoiles brillantes se formant en arc de cercle projetées dans le ciel, donc depuis longtemps, les gens ont essayé de savoir si ces nuages ​​​​moléculaires forment réellement un anneau en 3-D, " a déclaré João Alves, professeur d'astrophysique stellaire à l'Université de Vienne et Radcliffe Fellow (2018-2019). "Au lieu, ce que nous avons observé est la plus grande structure gazeuse cohérente que nous connaissions dans la galaxie, organisé non pas en anneau mais en massif, filament ondulant. Le Soleil se trouve à seulement 500 années-lumière de la Vague à son point le plus proche. C'était juste devant nos yeux tout le temps, mais nous ne pouvions pas le voir jusqu'à maintenant."

Le nouveau, La carte 3D montre notre quartier galactique sous un nouveau jour, offrant aux chercheurs une vision révisée de la Voie lactée et ouvrant la porte à d'autres découvertes majeures.

"Nous ne savons pas ce qui cause cette forme mais cela pourrait être comme une ondulation dans un étang, comme si quelque chose d'extraordinairement massif atterrissait dans notre galaxie, " a déclaré Alves. " Ce que nous savons, c'est que notre Soleil interagit avec cette structure. Il est passé par un festival de supernovae en traversant Orion il y a 13 millions d'années, et dans 13 millions d'années, il traversera à nouveau la structure, un peu comme si nous « surfions sur la vague ».

Une vue d'initié de la galaxie

Démêler les structures dans le voisinage galactique « poussiéreux » dans lequel nous nous trouvons est un défi de longue date en astronomie. Dans des études antérieures, le groupe de recherche de Douglas Finkbeiner, professeur d'astronomie et de physique à Harvard, pionnier des techniques statistiques avancées pour cartographier la distribution 3-D de la poussière en utilisant de vastes enquêtes sur les couleurs des étoiles. Armé de nouvelles données de Gaia, Les étudiants diplômés de Harvard Catherine Zucker et Joshua Speagle ont récemment augmenté ces techniques, améliorant considérablement la capacité des astronomes à mesurer les distances jusqu'aux régions de formation d'étoiles. Ce travail, dirigé par Zucker, est publié dans le Journal d'astrophysique .

"Nous soupçonnions qu'il pourrait y avoir des structures plus grandes que nous ne pouvions tout simplement pas mettre en contexte. Alors, pour créer une carte précise de notre voisinage solaire, nous avons combiné les observations des télescopes spatiaux comme Gaia avec l'astrostatistique, visualisation de données, et des simulations numériques." a expliqué Zucker, qui est un boursier diplômé de la NSF et un doctorat. candidat à la Graduate School of Arts and Sciences de Harvard basée dans le département d'astronomie de Harvard.

Zucker a joué un rôle clé dans la compilation du plus grand catalogue jamais réalisé de distances précises jusqu'aux pépinières stellaires locales, la base de la carte 3D utilisée dans l'étude. Elle s'est fixé pour objectif de peindre une nouvelle image de la Voie Lactée, près et loin. « Nous avons rassemblé cette équipe afin que nous puissions aller au-delà du traitement et de la tabulation des données pour les visualiser activement, non seulement pour nous-mêmes mais pour tout le monde. Maintenant, nous pouvons littéralement voir la Voie Lactée avec de nouveaux yeux, " elle a dit.

« Étudier les naissances stellaires est compliqué par des données imparfaites. Nous risquons de nous tromper dans les détails, parce que si vous êtes confus au sujet de la distance, vous êtes confus au sujet de la taille", a déclaré Finkbeiner.

Goodman a accepté, "Toutes les étoiles de l'univers, y compris notre Soleil, se forment en dynamique, s'effondrer, nuages ​​de gaz et de poussière. Mais déterminer la masse des nuages, quelle est leur taille - a été difficile, car ces propriétés dépendent de la distance à laquelle se trouve le cloud."

Un univers de données

Selon Goodman, les scientifiques étudient les nuages ​​denses de gaz et de poussière entre les étoiles depuis plus de cent ans, zoomer sur ces régions avec une résolution toujours plus élevée. Avant Gaïa, il n'y avait pas d'ensembles de données suffisamment étendus pour révéler la structure de la galaxie à grande échelle. Depuis son lancement en 2013, l'observatoire spatial a permis de mesurer les distances d'un milliard d'étoiles dans la galaxie de la Voie lactée.

Le flot de données de Gaia a servi de banc d'essai parfait pour de nouvelles méthodes statistiques qui révèlent la forme des pépinières stellaires locales et leur lien avec la structure galactique de la Voie lactée. Dans cette collaboration axée sur la science des données, le Finkbeiner, Alves, et les groupes Goodman ont collaboré étroitement. Le groupe Finkbeiner a développé le cadre statistique nécessaire pour déduire la distribution 3-D des nuages ​​de poussière; le groupe Alves a apporté une expertise approfondie sur les étoiles, formation d'étoiles, et Gaïa; et le groupe Goodman a développé les visualisations 3D et le cadre analytique, appelé "colle", qui a permis de voir la vague de Radcliffe, exploré, et quantitativement décrites.