La nature aime les spirales - du tourbillon d'un ouragan aux disques protoplanétaires en forme de moulin à vent autour des étoiles naissantes, en passant par les vastes royaumes des galaxies spirales à travers notre univers.

Aujourd'hui, les astronomes sont stupéfaits de trouver de jeunes étoiles qui tournent en spirale vers le centre d'un énorme amas d'étoiles dans le petit nuage de Magellan, une galaxie satellite de la Voie lactée.

Le bras extérieur de la spirale dans cette immense pépinière stellaire aux formes étranges appelée NGC 346 pourrait alimenter la formation d'étoiles dans un mouvement de gaz et d'étoiles semblable à celui d'une rivière. C'est un moyen efficace d'alimenter la naissance d'étoiles, selon les chercheurs.

Le petit nuage de Magellan a une composition chimique plus simple que la Voie lactée, ce qui le rend similaire aux galaxies trouvées dans l'univers plus jeune, lorsque les éléments plus lourds étaient plus rares. Pour cette raison, les étoiles du Petit Nuage de Magellan brûlent plus chaud et épuisent donc leur carburant plus rapidement que dans notre Voie Lactée.

Bien qu'il représente l'univers primitif, à 200 000 années-lumière de nous, le petit nuage de Magellan est également l'un de nos plus proches voisins galactiques.

Apprendre comment les étoiles se forment dans le Petit Nuage de Magellan offre une nouvelle tournure sur la façon dont une tempête de naissance d'étoiles a pu se produire au début de l'histoire de l'univers, alors qu'il subissait un "baby boom" environ 2 à 3 milliards d'années après le big bang (le l'univers a maintenant 13,8 milliards d'années).

Les nouveaux résultats montrent que le processus de formation des étoiles y est similaire à celui de notre propre Voie lactée.

D'un diamètre de seulement 150 années-lumière, NGC 346 possède la masse de 50 000 Soleils. Sa forme intrigante et son rythme rapide de formation d'étoiles ont intrigué les astronomes. Il a fallu la puissance combinée du télescope spatial Hubble de la NASA et du très grand télescope (VLT) de l'Observatoire européen austral pour démêler le comportement de ce mystérieux site de nidification stellaire.

"Les étoiles sont les machines qui sculptent l'univers. Nous n'aurions pas de vie sans les étoiles, et pourtant nous ne comprenons pas entièrement comment elles se forment", a expliqué Elena Sabbi, responsable de l'étude, du Space Telescope Science Institute de Baltimore. "Nous avons plusieurs modèles qui font des prédictions, et certaines de ces prédictions sont contradictoires. Nous voulons déterminer ce qui régule le processus de formation des étoiles, car ce sont les lois dont nous avons besoin pour comprendre également ce que nous voyons dans l'univers primitif."

Les chercheurs ont déterminé le mouvement des étoiles dans NGC 346 de deux manières différentes. À l'aide de Hubble, Sabbi et son équipe ont mesuré les changements de positions des stars sur 11 ans. Les étoiles de cette région se déplacent à une vitesse moyenne de 2 000 miles par heure, ce qui signifie qu'en 11 ans, elles parcourent 200 millions de miles. C'est environ 2 fois la distance entre le Soleil et la Terre.

Mais cet amas est relativement éloigné, à l'intérieur d'une galaxie voisine. Cela signifie que la quantité de mouvement observé est très faible et donc difficile à mesurer. Ces observations extraordinairement précises n'ont été possibles que grâce à la résolution exquise et à la haute sensibilité de Hubble. En outre, l'histoire des observations de Hubble, longue de trois décennies, fournit aux astronomes une base de référence pour suivre les mouvements célestes infimes au fil du temps.

La deuxième équipe, dirigée par Peter Zeidler d'AURA/STScI pour l'Agence spatiale européenne, a utilisé l'instrument MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) du VLT au sol pour mesurer la vitesse radiale, qui détermine si un objet s'approche ou s'éloigne d'un observateur.

"Ce qui était vraiment incroyable, c'est que nous avons utilisé deux méthodes complètement différentes avec des installations différentes et sommes arrivés à la même conclusion, indépendamment l'une de l'autre", a déclaré Zeidler. "Avec Hubble, vous pouvez voir les étoiles, mais avec MUSE, nous pouvons également voir le mouvement du gaz dans la troisième dimension, et cela confirme la théorie selon laquelle tout tourne en spirale vers l'intérieur."

Mais pourquoi une spirale ?

"Une spirale est vraiment le bon moyen naturel d'alimenter la formation d'étoiles de l'extérieur vers le centre de l'amas", a expliqué Zeidler. "C'est le moyen le plus efficace pour que les étoiles et le gaz alimentant davantage la formation d'étoiles puissent se déplacer vers le centre."

La moitié des données Hubble pour cette étude de NGC 346 sont des archives. Les premières observations ont été faites il y a 11 ans. Ils ont été récemment répétés pour retracer le mouvement des étoiles dans le temps. Compte tenu de la longévité du télescope, les archives de données Hubble contiennent désormais plus de 32 ans de données astronomiques alimentant des études à long terme sans précédent.

"Les archives Hubble sont vraiment une mine d'or", a déclaré Sabbi. "Il y a tellement de régions intéressantes de formation d'étoiles que Hubble a observées au fil des ans. Étant donné que Hubble fonctionne si bien, nous pouvons en fait répéter ces observations. Cela peut vraiment faire progresser notre compréhension de la formation d'étoiles."

Les découvertes des équipes paraissent le 8 septembre dans The Astrophysical Journal .

Les observations avec le télescope spatial James Webb de la NASA devraient être en mesure de résoudre les étoiles de masse inférieure dans l'amas, donnant une vue plus holistique de la région. Au cours de la vie de Webb, les astronomes pourront répéter cette expérience et mesurer le mouvement des étoiles de faible masse. Ils pourraient alors comparer les étoiles de grande masse et les étoiles de faible masse pour enfin connaître toute l'étendue de la dynamique de cette pépinière. + Explorer plus loin

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