Apparemment, l’Univers aime les spirales
Il est naturel pour la nature… de créer des spirales, que ce soit dans le tourbillon d’un ouragan, dans les disques protoplanétaires qui entourent les étoiles naissantes ou dans le vaste éventail de galaxies spirales de notre univers.
Image d’entête : l’amas ouvert NGC 346 étudié ici, par le télescope spatial Hubble. (NASA, STSci/ESA)
Dans le Petit Nuage de Magellan, une galaxie satellite de la Voie lactée, des scientifiques ont découvert de jeunes étoiles s’enroulant en spirale pour former un amas massif d’étoiles. Dans cette pouponnière d’étoiles à la forme étrange, NGC 346, un bras extérieur à la spirale, pourrait servir de fontaine de gaz et d’étoiles qui alimentent la formation stellaire. Selon les chercheurs, il s’agit d’une méthode efficace pour alimenter la formation d’étoiles.
Par rapport à la Voie lactée, le Petit Nuage de Magellan a une composition chimique plus simple, ce qui le rend semblable aux galaxies que l’on trouve dans l’univers plus jeune. Par conséquent, les étoiles du Petit Nuage de Magellan sont plus chaudes et consomment leur combustible plus rapidement que celles de la Voie lactée. Le Petit Nuage de Magellan est non seulement l’un de nos plus proches voisins galactiques, mais aussi un substitut de l’univers primitif. À 200 000 années-lumière de distance, il est représentatif de l’univers très primitif. Cette étude de la croissance des étoiles dans le Petit Nuage de Magellan apporte donc son lot d’informations inédites sur la façon dont l’univers a pu connaître une explosion de naissances d’étoiles environ 2 à 3 milliards d’années après le big bang.
Dans notre Voie lactée, la formation des étoiles suit un processus similaire. Malgré sa petite taille, NGC 346 a une masse de 50 000 soleils (masse solaire). En raison de sa forme inhabituelle et de son rythme rapide de formation d’étoiles, elle a laissé les astronomes perplexes pendant de nombreuses années. Afin d’élucider le comportement de ce nid d’étoiles à l’aspect mystérieux, le télescope spatial Hubble de la NASA et le Very Large Telescope (VLT) de l’Observatoire européen austral ont travaillé de concert. L’univers est façonné par les étoiles. Notre existence serait impossible sans elles, mais nous ne les comprenons pas encore parfaitement, selon la responsable de l’étude, Elena Sabbi. Il est important de comprendre ce qui régit le processus de formation des étoiles, car c’est la loi dont nous avons besoin pour comprendre ce que nous voyons dans l’univers primitif. Sabbi précise qu’il existe plusieurs modèles qui formulent des prédictions, et certaines sont contradictoires.
La forme inhabituelle de l’amas ouvert NGC 346 est en partie due aux étoiles et au gaz qui entrent en spirale dans le centre de l’amas dans un mouvement semblable à celui d’une rivière ; la spirale rouge superposée à NGC 346 retrace le mouvement des étoiles et du gaz vers le centre ; ce mouvement en spirale est le moyen le plus efficace d’alimenter la formation d’étoiles de l’extérieur vers le centre de l’amas. (NASA / ESA / Andi James, STScI)
Les étoiles de NGC 346 ont été déterminées par deux méthodes différentes. Pendant 11 ans, Sabbi et son équipe ont mesuré les changements de position des étoiles à l’aide de Hubble. En 11 ans, les étoiles de cette région se déplaceront de 300 millions de kilomètres à une vitesse moyenne de 3 000 km/h. Cela représente environ deux fois la distance entre la Terre et le Soleil. Cet amas est toutefois relativement éloigné, puisqu’il se trouve à l’intérieur d’une galaxie voisine de la nôtre. Ainsi, la quantité de mouvement observée est très faible, ce qui la rend difficile à quantifier. La haute sensibilité et la résolution exceptionnelle de Hubble ont permis de réaliser ces observations d’une remarquable précision. Le télescope spatial a également fourni aux astronomes une base de référence pour suivre les infimes changements dans les mouvements célestes au cours des trois dernières décennies.
Dans le cadre de la deuxième expérience, l’instrument MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) du VLT a été utilisé par Peter Zeidler, qui dirige l’AURA/STScI pour l’Agence spatiale européenne, afin de mesurer la vitesse radiale, qui permet de déterminer si un objet s’approche ou s’éloigne d’un observateur. Comme l’a souligné Zeidler, il est étonnant que nous soyons parvenus à la même conclusion en utilisant deux méthodes et installations complètement différentes, ajoutant que :
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 est en spirale vers l’intérieur.
Toujours selon Zeidler, les spirales sont l’une des façons les plus naturelles d’alimenter la formation d’étoiles de l’extérieur d’un amas vers son centre.
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.
Les données Hubble de NGC 346 sont constituées pour moitié de données d’archives. Plus de 11 ans se sont écoulés depuis les premières observations. Pour suivre le mouvement des étoiles au fil du temps, elles ont été récemment répétées. Grâce aux données d’archives de Hubble, les scientifiques peuvent désormais étudier l’univers sur une durée de 32 ans, soit une durée inégalée compte tenu de la longévité du télescope.
Selon Sabbi, les archives de Hubble représentent une véritable mine d’or. Comme ce télescope continue d’être très performant, les scientifiques sont en mesure de répéter les observations de régions de formation d’étoiles intéressantes. Cela aidera les experts à mieux comprendre comment les étoiles se forment. Outre la résolution des étoiles de faible masse de l’amas, le télescope spatial James Webb de la NASA devrait permettre de mieux observer la région dans son ensemble. La durée de vie du Webb permettra aux astronomes de répéter cette expérience et d’étudier le mouvement des étoiles de faible masse. Ainsi, la dynamique complète de cette pouponnière pourrait être révélée en comparant les étoiles de forte et de faible masse.
L’étude publiée dans The Astrophysical Journal : The Internal Line-of-Sight Kinematics of NGC 346: The Rotation of the Core Region et présentée sur le site de la NASA : NASA’s Hubble Finds Spiraling Stars, Providing Window into Early Universe.