Dans le ciel du sud, situé à environ 4, 300 années-lumière de la Terre, se trouve RCW 120, un énorme nuage rougeoyant de gaz et de poussière. Ce nuage, connue sous le nom de nébuleuse en émission, est formé de gaz ionisés et émet de la lumière à différentes longueurs d'onde. Une équipe internationale dirigée par des chercheurs de la West Virginia University a étudié le RCW 120 pour analyser les effets de la rétroaction stellaire, le processus par lequel les étoiles réinjectent de l'énergie dans leur environnement. Leurs observations ont montré que les vents stellaires provoquent une expansion rapide de la région, ce qui leur a permis de contraindre l'âge de la région. Ces résultats indiquent que le RCW 120 doit être inférieur à 150, 000 ans, ce qui est très jeune pour une telle nébuleuse.

À environ sept années-lumière du centre de RCW 120 se trouve la limite du nuage, où une pléthore d'étoiles se forment. Comment se forment toutes ces étoiles ? Pour répondre à cette question, nous devons creuser profondément dans l'origine de la nébuleuse. RCW 120 a un jeune, étoile massive en son centre, qui génère de puissants vents stellaires. Les vents stellaires de cette étoile ressemblent beaucoup à ceux de notre propre Soleil, en ce qu'ils projettent des matériaux de leur surface dans l'espace. Ce vent stellaire choque et comprime les nuages ​​de gaz environnants. L'énergie qui est introduite dans la nébuleuse déclenche la formation de nouvelles étoiles dans les nuages, un processus connu sous le nom de "rétroaction positive" car la présence de l'étoile centrale massive a un effet positif sur la formation future d'étoiles. L'équipe, mettant en vedette le chercheur postdoctoral de WVU Matteo Luisi, utilisé SOFIA (l'Observatoire Stratosphérique pour l'Astronomie Infrarouge) pour étudier les interactions des étoiles massives avec leur environnement.

SOFIA est un observatoire aéroporté composé d'un télescope de 8,8 pieds (2,7 mètres) porté par un Boeing 747SP modifié. SOFIA observe dans le régime infrarouge du spectre électromagnétique, ce qui est juste au-delà de ce que les humains peuvent voir. Pour les observateurs sur le terrain, la vapeur d'eau dans l'atmosphère bloque une grande partie de la lumière de l'espace que les astronomes infrarouges souhaitent mesurer. Cependant, son altitude de croisière de sept milles (13 km), place SOFIA au dessus de la majeure partie de la vapeur d'eau, permettant aux chercheurs d'étudier les régions de formation d'étoiles d'une manière qui ne serait pas possible depuis le sol. Pendant la nuit, l'observatoire en vol observe les champs magnétiques célestes, régions de formation d'étoiles (comme RCW 120), comètes et nébuleuses. Grâce au nouveau récepteur upGREAT qui a été installé en 2015, le télescope aéroporté peut faire des cartes plus précises de vastes zones du ciel que jamais auparavant. Les observations de RCW 120 font partie de l'enquête SOFIA FEEDBACK, un effort international mené par les chercheurs Nicola Schneider à l'Université de Cologne et Alexander Tielens à l'Université du Maryland, qui utilise upGREAT pour observer une multitude de régions de formation d'étoiles.

L'équipe de recherche a choisi d'observer la raie spectroscopique [CII] avec SOFIA, qui est émis par le carbone ionisé diffus dans la région de formation d'étoiles. "La ligne [CII] est probablement le meilleur traceur de retour d'expérience à petite échelle, et, contrairement aux images infrarouges, il nous donne des informations sur la vitesse, ce qui signifie que nous pouvons mesurer comment le gaz se déplace. Le fait que nous puissions maintenant observer facilement [CII] à travers de grandes régions du ciel avec upGREAT fait de SOFIA un instrument vraiment puissant pour explorer la rétroaction stellaire plus en détail qu'auparavant, " dit Mattéo.

En utilisant leurs observations [CII] de SOFIA, l'équipe de recherche a constaté que RCW 120 s'étend à 33, 000 mph (15 km/s), ce qui est incroyablement rapide pour une nébuleuse. A partir de cette vitesse d'expansion, l'équipe a pu imposer une limite d'âge sur le cloud et a constaté que RCW 120 est beaucoup plus jeune qu'on ne le croyait auparavant. Avec l'estimation de l'âge, ils ont pu déduire le temps qu'il a fallu pour que la formation d'étoiles à la limite de la nébuleuse se déclenche après la formation de l'étoile centrale. Ces résultats suggèrent que les processus de rétroaction positive se produisent sur des échelles de temps très courtes et suggèrent que ces mécanismes pourraient être responsables des taux élevés de formation d'étoiles qui se sont produits pendant les premiers stades de l'univers.

Avoir hâte de, l'équipe espère étendre ce type d'analyse à l'étude d'un plus grand nombre de régions de formation d'étoiles. Mattéo dit, "Les autres régions que nous examinons avec l'enquête FEEDBACK sont à différents stades d'évolution, avoir des morphologies différentes, et certains ont beaucoup d'étoiles de grande masse en eux, par opposition à un seul dans RCW 120. Nous pouvons ensuite utiliser ces informations pour déterminer quels processus entraînent principalement la formation d'étoiles déclenchée et comment les processus de rétroaction diffèrent entre les différents types de régions de formation d'étoiles.