Les vents interstellaires sont de puissants agents de changement. D’une part, ils peuvent interrompre ou arrêter complètement le processus de naissance des étoiles. C’est ce qu’une équipe d’astronomes utilisant le Karl Jansky Very Large Array au Nouveau-Mexique a découvert lorsqu’ils ont étudié la galaxie M33. Ils ont également appris que rayons cosmiques rapides jouent un rôle énorme dans la poussée de ces vents à travers l’espace interstellaire.
L’idée que les vents des explosions de supernova et les jets des noyaux galactiques pourraient “étouffer” la formation d’étoiles n’est pas nouvelle. Essentiellement, ils privent les protoétoiles du gaz et de la poussière dont ils ont besoin pour se former.
Voici maintenant une tournure intéressante. Lorsque ces supernovae se produisent, elles éjectent un grand nombre de rayons cosmiques. Plus il y a de supernovae qui « sautent », plus il y a d’émission de rayons cosmiques. Ensuite, ils exercent plus d’influence sur les vents interstellaires qui finissent par détruire les pépinières de naissance des étoiles.
“Nous avons vu des vents galactiques entraînés par des rayons cosmiques dans notre propre Voie lactée et la galaxie d’Andromède, qui ont des taux de formation d’étoiles beaucoup plus faibles, mais pas auparavant dans une galaxie telle que M33”, a déclaré Fatemah Tabatabaei, de l’Institut de recherche de Sciences fondamentales en Iran. Tabatabaei et une équipe de scientifiques ont utilisé le VLA, le radiotélescope Effelsberg en Allemagne, et une sélection de télescopes à ondes millimétriques, à lumière visible et infrarouge pour observer cette galaxie voisine.
Rayons cosmiques, formation d’étoiles et galaxies
La formation d’étoiles et la construction de galaxies sont intimement liées. D’une manière générale, les galaxies commencent comme de petites collections d’étoiles, qui se forment dans des nuages riches en hydrogène. Les galaxies grandissent en fusionnant. Les plus petits se mêlent pour en créer de plus grands. Les plus gros aussi entrent en collision et fusionnent. Assez souvent, ces fusions stimulent de nouveaux épisodes de naissance d’étoiles. Notre propre Voie lactée a grandi de cette façon, tout comme M33.
Les étoiles continuent de se former dans des nuages d’hydrogène gazeux mélangés à de la poussière dispersée dans les galaxies. Les éclats de formation d’étoiles mangent le gaz et la poussière disponibles et cela affecte la forme (ou la morphologie) galactique. De plus, à mesure que les étoiles vieillissent, elles contribuent les éléments qu’elles fabriquent dans leurs noyaux au milieu interstellaire (ISM). Ces matériaux se retrouvent dans les prochaines générations d’étoiles et de planètes. Et, comme l’a découvert l’équipe dirigée par Tabatabaei, les étoiles les plus massives génèrent des rayons cosmiques lorsqu’elles meurent. Ces particules en mouvement rapide poussent les vents à travers l’espace interstellaire et interagissent avec les champs magnétiques.
De grandes quantités de rayons cosmiques accumulent un front de pression qui claque dans des crèches stellaires remplies de gaz et de poussière. L’action du vent fait éclater les nuages et emporte les blocs de construction stellaires nécessaires. Essentiellement, les rayons cosmiques entraînent des vents qui étouffent la formation d’étoiles. Cela peut être assez dommageable pour une galaxie en croissance, qui devrait être riche en régions de naissance d’étoiles. C’est pourquoi il est important d’étudier l’ISM et de retracer la création et l’émission de rayons cosmiques lors de la mort des étoiles.
Ce que VLA a observé à M33
Les observations VLA ont permis à l’équipe de Tabatabaei d’étudier l’ISM dans M33 dans des régions aussi petites que 30 parsecs (un peu moins d’une centaine d’années-lumière). Ils pourraient examiner les régions de formation d’étoiles ainsi que les zones où aucune naissance d’étoiles n’a eu lieu. Ces deux domaines sont importants pour comprendre quels processus et événements peuvent affecter la formation des étoiles.
“Les observations VLA ont indiqué que les rayons cosmiques de M33 s’échappent des régions où ils sont nés, ce qui les rend capables de conduire des vents plus étendus”, a déclaré William Cotton, de l’Observatoire national de radioastronomie. Sur la base de ces observations, les astronomes soupçonnent que de nombreuses explosions de supernova et de restes de supernova dans les régions de formation d’étoiles très actives de M33 ont rendu ces vents entraînés par les rayons cosmiques plus probables.
“Cela signifie que les rayons cosmiques sont probablement une cause plus générale des vents galactiques, en particulier à des époques antérieures de l’histoire de l’univers, lorsque la formation d’étoiles se produisait à un rythme beaucoup plus élevé”, a déclaré Tabatabaei. Elle a ajouté: “Ce mécanisme devient ainsi un facteur plus important dans la compréhension de l’évolution des galaxies au fil du temps.”
L’équipe espère que des études similaires dans de grands échantillons de galaxies au-delà de M33 donneront plus d’informations sur les vents entraînés par les rayons cosmiques qui peuvent perturber la formation des étoiles. En particulier, des installations telles que le Square Kilometre Array (SKA) et le ngVLA (next generation VLA) devraient être bien adaptées pour étudier d’autres galaxies dans l’univers moderne ainsi que des galaxies plus anciennes.
Pour plus d’informations
VLA trouve des rayons cosmiques entraînant les vents de la galaxie
Relevés radio à l’échelle des nuages de la formation d’étoiles et de la rétroaction dans la galaxie du triangle M 33 : observations VLA
