Une équipe d’astronomes a combiné la puissance du plus grand radiotélescope à antenne unique du monde avec un interféromètre sensible pour découvrir des structures jusqu’alors cachées dans la nébuleuse d’Orion, la région de formation stellaire massive la plus proche de la Terre. Les résultats remettent en question des hypothèses de longue date sur la manière dont les étoiles naissantes façonnent leur environnement.
Dirigés par Juan Diego Soler de l’Université de Vienne, les chercheurs ont utilisé le radiotélescope sphérique à ouverture de 500 mètres (FAST) en Chine et le Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) au Nouveau-Mexique pour cartographier l’hydrogène atomique neutre (HI) dans la nébuleuse d’Orion étendue (EON) à une résolution sans précédent. L’étude, publiée dans Astronomy & Astrophysics, marque la première publication du projet NeAtHood (Neutral Atomic Hydrogen in the solar neighborhood).
La surprise des deux bulles
L’équipe a produit les cartes les plus précises jamais réalisées du HI dans Orion, révélant deux caractéristiques jamais observées auparavant. La première est une bulle secondaire située au sommet de la coque principale de l’EON, visible uniquement dans les cartes résolues en vitesse. La seconde est une protubérance linéaire s’étendant sur environ 4 parsecs depuis la limite de la coque, que les chercheurs ont surnommée « le Fantôme ».
« Les bulles principale et secondaire de l’EON pourraient avoir été produites par deux événements de rétroaction consécutifs », explique Soler. « D’abord, la bulle principale de l’EON est soufflée par les vents de Theta1 Orionis C. Ensuite, une autre étoile de masse élevée quittant l’amas de la nébuleuse d’Orion produit une rétroaction, façonnant même la deuxième bulle. »
La forme allongée du Fantôme plaide contre une supernova unique comme source de la structure de la nébuleuse. Elle indique plutôt de multiples épisodes de rétroaction stellaire provenant d’étoiles massives au fil du temps.
Estimations de masse divisées par 10
Au-delà des nouvelles structures, les observations ont produit une révision quantitative frappante. L’équipe a calculé que l’hémisphère avant de la coque en expansion dans l’EON contient environ 100 masses solaires de matière, soit environ dix fois moins que les estimations précédentes.
« Mesurer la masse est fondamental, car cela nous renseigne sur l’efficacité avec laquelle ces étoiles nouvellement formées façonnent leur environnement par le vent et le rayonnement », explique Soler.
La combinaison de la surface de collecte inégalée de FAST avec le pouvoir de résolution interférométrique du VLA a été déterminante. FAST, une antenne fixe de 500 mètres située dans la province du Guizhou, en Chine, capte les émissions faibles de HI sur de vastes champs. Les 27 antennes du VLA, dispersées dans le désert du Nouveau-Mexique, fournissent la résolution angulaire nécessaire pour distinguer les détails structurels fins. Ensemble, elles révèlent des dynamiques que chaque instrument seul ne pourrait pas détecter.
Pourquoi l’hydrogène neutre est important
Les deux tiers du gaz de la Voie lactée existent sous forme d’hydrogène atomique neutre. C’est la matière première à partir de laquelle l’hydrogène moléculaire, et finalement les étoiles, se forment, et il trace le flux d’énergie et de matière à travers le milieu interstellaire. Cartographier le HI à haute résolution dans une région aussi complexe qu’Orion offre un test observationnel direct pour les simulations de formation stellaire et de rétroaction.
« Ces observations stupéfiantes servent de référence pour de nombreuses simulations astrophysiques modernes étudiant l’évolution du gaz et des étoiles dans la Voie lactée », a déclaré Daniel Seifried de l’Université de Cologne, co-auteur de l’étude.
Claire Murray du Space Telescope Science Institute a ajouté : « Cette étude est une démonstration passionnante de la puissance des radiotélescopes de dernière génération pour découvrir de nouvelles pièces du puzzle de la formation stellaire. »
Orion n’est que le début
Le projet NeAtHood prévoit d’étendre cette technique à d’autres régions de formation stellaire, en cartographiant systématiquement l’hydrogène neutre dans le voisinage solaire. Les méthodes développées pour combiner les données HI des antennes uniques et interférométriques promettent de révéler des structures et dynamiques cachées même dans les parties bien étudiées du ciel.
« Orion n’est que le début », déclare Soler. « Nos méthodes nouvellement développées montrent comment les futurs interféromètres révéleront la structure cachée et la dynamique du milieu interstellaire, même dans les régions que les astronomes croyaient déjà bien comprendre. »
Comme le dit l’article : « Même dans une région aussi bien étudiée qu’Orion, le HI révèle quelque chose de nouveau dans les cieux. »
Traduit par Lydie