Une équipe d'astronomes utilisant l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) a réalisé le premier recensement des nuages ​​moléculaires dans l'univers voisin, révélant que contrairement à l'avis scientifique précédent, ces pépinières stellaires ne se ressemblent pas et n'agissent pas toutes de la même manière. En réalité, ils sont aussi divers que les gens, maisons, quartiers et régions qui composent notre monde.

Les étoiles sont formées de nuages ​​de poussière et de gaz appelés nuages ​​moléculaires, ou pépinières stellaires. Chaque pépinière stellaire de l'univers peut former des milliers, voire des dizaines de milliers de nouvelles étoiles au cours de sa vie. Entre 2013 et 2019, les astronomes du projet PHANGS (Physics at High Angular Resolution in Nearby GalaxieS) ont mené le premier relevé systématique de 100, 000 pépinières stellaires dans 90 galaxies de l'univers proche pour mieux comprendre comment elles se connectent à leurs galaxies mères.

"Nous pensions que toutes les pépinières stellaires de chaque galaxie doivent se ressembler plus ou moins, mais cette enquête a révélé que ce n'est pas le cas, et les pépinières stellaires changent d'un endroit à l'autre, " dit Adam Leroy, professeur agrégé d'astronomie à l'Ohio State University (OSU), et auteur principal de l'article présentant l'enquête PHANGS ALMA. "C'est la première fois que nous prenons des images à ondes millimétriques de nombreuses galaxies proches qui ont la même netteté et la même qualité que les images optiques. Et tandis que les images optiques nous montrent la lumière des étoiles, ces nouvelles images révolutionnaires nous montrent les nuages ​​moléculaires qui forment ces étoiles."

Les scientifiques ont comparé ces changements à la façon dont les gens, Maisons, les quartiers et les villes présentent des caractéristiques similaires mais changent d'une région à l'autre et d'un pays à l'autre.

"Pour comprendre comment se forment les étoiles, nous devons lier la naissance d'une seule étoile à sa place dans l'univers. C'est comme relier une personne à sa maison, quartier, ville et région. Si une galaxie représente une ville, alors le voisinage est le bras spiral, la maison l'unité stellaire, et les galaxies voisines sont des villes voisines de la région, " a déclaré Eva Schinnerer, un astronome à l'Institut Max Planck d'Astronomie (MPIA) et chercheur principal de la collaboration PHANGS "Ces observations nous ont appris que le 'voisinage' a des effets faibles mais prononcés sur l'endroit et le nombre d'étoiles nées."

Pour mieux comprendre la formation des étoiles dans différents types de galaxies, l'équipe a observé des similitudes et des différences dans les propriétés des gaz moléculaires et les processus de formation d'étoiles des disques des galaxies, barres stellaires, bras en spirale, et les centres des galaxies. Ils ont confirmé que l'emplacement, ou quartier, joue un rôle essentiel dans la formation des étoiles.

"En cartographiant différents types de galaxies et la diversité des environnements qui existent au sein des galaxies, nous traçons toute la gamme des conditions dans lesquelles les nuages ​​de gaz stellaires vivent dans l'univers actuel. Cela nous permet de mesurer l'impact que de nombreuses variables ont sur la façon dont se produit la formation des étoiles, " dit Guillermo Blanc, astronome à la Carnegie Institution for Science, et un co-auteur sur le papier.

"Comment les étoiles se forment, et comment leur galaxie affecte ce processus, sont des aspects fondamentaux de l'astrophysique, " dit Joseph Pesce, Chargé de programme de la National Science Foundation pour NRAO/ALMA. "Le projet PHANGS utilise la puissance d'observation exquise de l'observatoire ALMA et a fourni un aperçu remarquable de l'histoire de la formation des étoiles d'une manière nouvelle et différente."

Annie Hugues, astronome à L'Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP), a ajouté que c'est la première fois que les scientifiques ont un aperçu de ce à quoi ressemblent vraiment les nuages ​​​​formateurs d'étoiles à travers un si large éventail de galaxies différentes. "Nous avons découvert que les propriétés des nuages ​​stellaires dépendent de leur emplacement :les nuages ​​dans les régions centrales denses des galaxies ont tendance à être plus massifs, plus dense, et plus turbulent que les nuages ​​qui résident dans la périphérie tranquille d'une galaxie. Le cycle de vie des clouds dépend également de leur environnement. La vitesse à laquelle un nuage forme des étoiles et le processus qui finit par détruire le nuage semblent tous les deux dépendre de l'endroit où vit le nuage."

Ce n'est pas la première fois que des pépinières stellaires sont observées dans d'autres galaxies en utilisant ALMA, mais presque toutes les études précédentes se sont concentrées sur des galaxies individuelles ou une partie d'une. Sur une période de cinq ans, PHANGS a rassemblé une vue complète de la population voisine de galaxies. "Le projet PHANGS est une nouvelle forme de cartographie cosmique qui nous permet de voir la diversité des galaxies sous un nouveau jour, au sens propre. Nous voyons enfin la diversité des gaz stellaires dans de nombreuses galaxies et sommes capables de comprendre comment ils évoluent au fil du temps. Il était impossible de faire ces cartes détaillées avant ALMA, " a déclaré Erik Rosolowsky, Professeur agrégé de physique à l'Université de l'Alberta, et un co-auteur de la recherche. "Ce nouvel atlas contient 90 des meilleures cartes jamais réalisées qui révèlent où la prochaine génération d'étoiles va se former."

Pour l'équipe, le nouvel atlas ne signifie pas la fin de la route. Bien que l'enquête ait répondu aux questions sur quoi et où, il en a élevé d'autres. "C'est la première fois que nous avons une vision claire de la population de pépinières stellaires dans tout l'univers voisin. En ce sens, c'est un grand pas vers la compréhension d'où nous venons, " dit Leroy. " Alors que nous savons maintenant que les pépinières stellaires varient d'un endroit à l'autre, on ne sait toujours pas pourquoi ni comment ces variations affectent les étoiles et les planètes formées. Ce sont des questions auxquelles nous espérons répondre dans un avenir proche. »

Dix articles détaillant les résultats de l'enquête PHANGS sont présentés cette semaine lors de la 238e réunion de l'American Astronomical Society.