Cet article est un article invité d'Anna Ho, qui effectue actuellement des recherches sur les étoiles de la Voie lactée grâce à une bourse Fulbright d'un an au Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) à Heidelberg, en Allemagne.
Dans la Voie lactée, en moyenne sept nouvelles étoiles naissent chaque année. Dans la lointaine galaxie GN20, une moyenne étonnante de 1 850 nouvelles étoiles naissent chaque année. "Comment," vous pourriez vous demander, indigné au nom de notre maison galactique, "le GN20 gère-t-il 1 850 nouvelles étoiles dans le temps qu'il faut à la Voie lactée pour en retirer une?"
Pour répondre à cela, nous devrions idéalement jeter un œil détaillé sur les pépinières stellaires dans GN20, et un examen détaillé sur les pépinières stellaires dans la Voie lactée, et voir ce qui rend les premières tellement plus productives que les secondes.
Mais GN20 est tout simplement trop loin pour un aperçu détaillé.
Cette galaxie est si éloignée que sa lumière a mis douze milliards d'années pour atteindre nos télescopes. Pour référence, la Terre elle-même n'a que 4,5 milliards d'années et l'univers lui-même aurait environ 14 milliards d'années. Puisque la lumière prend du temps à voyager, regarder à travers l'espace signifie regarder en arrière à travers le temps, donc GN20 n'est pas seulement une galaxie lointaine, mais aussi très ancienne. Et, jusqu'à récemment, la vision des astronomes de ces lointaines et anciennes galaxies était floue.
Réfléchissez à ce qui se passe lorsque vous essayez de charger une vidéo avec une connexion Internet lente, ou lorsque vous téléchargez une image basse résolution, puis l'étirez. L'image est pixélisée. Ce qui était autrefois le visage d'une personne devient quelques carrés: quelques carrés bruns pour les cheveux, quelques carrés roses pour le visage. L'image en basse définition ne permet pas de voir les détails: les yeux, le nez, l'expression faciale.
Un visage a de nombreux détails et une galaxie a de nombreuses pépinières stellaires variées. Mais une mauvaise résolution, simplement due au fait que les anciennes galaxies comme GN20 sont séparées de nos télescopes par de vastes distances cosmiques, a forcé les astronomes à brouiller toutes ces informations riches en un seul point.
La situation est complètement différente ici chez nous dans la Voie lactée. Les astronomes ont pu scruter profondément les pépinières stellaires et assister à la naissance stellaire avec des détails époustouflants. En 2006, le télescope spatial Hubble a pris cette photo d'action sans précédent d'une naissance stellaire au cœur de la nébuleuse d'Orion, l'une des pépinières stellaires les plus célèbres de la Voie lactée:
Il y a plus de 3000 étoiles sur cette image: Les points lumineux sont des étoiles nouveau-nés qui ont récemment émergé de leurs cocons. Les cocons stellaires sont faits de gaz: des milliers de ces cocons de gaz sont nichés dans d'immenses pépinières cosmiques, riches en gaz et en poussière. La région centrale de cette image de Hubble, entourée de ce qui ressemble à une bulle, est si claire et brillante parce que les étoiles massives à l'intérieur ont emporté la poussière et le gaz dont elles ont été forgées. Des pépinières stellaires majestueuses sont dispersées dans toute la Voie lactée, et les astronomes ont très bien réussi à les défaire afin de comprendre comment les étoiles sont faites.
L'observation de pépinières ici à la maison et dans des galaxies relativement proches a permis aux astronomes de faire de grands progrès dans la compréhension de la naissance stellaire en général: et, en particulier, ce qui fait qu'une pépinière ou une région de formation d'étoiles est "meilleure" pour construire des étoiles qu'une autre. La réponse semble être: combien de gaz il y a dans une région particulière. Plus de gaz, un taux de naissance d'étoiles plus rapide. Cette relation entre la densité de gaz et le taux de naissance stellaire est appelée la loi de Kennicutt-Schmidt. En 1959, l'astronome néerlandais Maarten Schmidt a soulevé la question de savoir comment l'augmentation précise de la densité de gaz influence la naissance des étoiles, et quarante ans plus tard, pour illustrer comment les dialogues scientifiques peuvent s'étendre sur des décennies, son collègue américain Robert Kennicutt a utilisé les données de 97 galaxies pour lui répondre .
La compréhension de la loi de Kennicutt-Schmidt est cruciale pour déterminer comment les étoiles se forment et même comment les galaxies évoluent. Une question fondamentale est de savoir s'il existe une règle qui régit toutes les galaxies, ou si une règle régit notre voisinage galactique, mais une règle différente régit les galaxies éloignées. En particulier, une famille de galaxies lointaines connues sous le nom de «galaxies à éclat d'étoile» semble contenir des pépinières particulièrement productives. Disséquer ces usines stellaires éloignées et très efficaces signifierait sonder les galaxies telles qu'elles étaient, vers le début de l'univers.
Entrez GN20. GN20 est l'une des galaxies les plus brillantes et les plus productives de ces étoiles. Auparavant un point pixélisé dans les images des astronomes, le GN20 est devenu un exemple de transformation des capacités technologiques.
En décembre 2014, une équipe internationale d'astronomes dirigée par le Dr Jacqueline Hodge de l'Observatoire national de radioastronomie aux États-Unis, et comprenant des astronomes d'Allemagne, du Royaume-Uni, de France et d'Autriche, a été en mesure de construire une image détaillée sans précédent de la pépinières stellaires dans GN20. Leurs résultats ont été publiés plus tôt cette année.
La clé est une technique appelée interférométrie: observer un objet avec de nombreux télescopes et combiner les informations de tous les télescopes pour construire une image détaillée. L'équipe du Dr Hodge a utilisé certains des interféromètres les plus sophistiqués au monde: le très grand tableau Karl G. Jansky (VLA) dans le désert du Nouveau-Mexique et l'interféromètre du Plateau de Bure (PdBI) à 2550 mètres (8370 pieds) au-dessus de la mer. dans les Alpes françaises.
Avec les données de ces interféromètres ainsi que du télescope spatial Hubble, ils ont transformé ce qui était autrefois un point en l'image composite suivante:
Il s'agit d'une image en fausses couleurs, et chaque couleur représente un composant différent de la galaxie. Le bleu est la lumière ultraviolette, capturée par le télescope spatial Hubble. Le vert est un gaz moléculaire froid, imagé par le VLA. Et le rouge est une poussière chaude, chauffée par la formation d'étoiles qu'elle enveloppe, détectée par le PdBI.
Le dégroupage d'un pixel en plusieurs a permis à l'équipe de déterminer que les pépinières d'une galaxie éclatée d'étoiles comme GN20 sont fondamentalement différentes de celles d'une galaxie «normale» comme la Voie lactée. Étant donné la même quantité de gaz, le GN20 peut produire des ordres de grandeur plus d'étoiles que la Voie lactée. Il n'a pas simplement plus de matière première: il est plus efficace pour en faire des stars.
Ce type d'étude est actuellement unique au cas extrême du GN20. Cependant, il sera plus courant avec la nouvelle génération d'interféromètres, comme le réseau Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA).
Situé à 5 000 mètres (16 000 pieds) de haut dans les Andes chiliennes, ALMA est en passe de transformer la compréhension des astronomes de la naissance stellaire. Les télescopes à la pointe de la technologie permettent aux astronomes de faire le genre de science détaillée avec des galaxies lointaines - d'anciennes galaxies du premier univers - qui était autrefois considérée comme possible uniquement pour notre voisinage local. Ceci est crucial dans la quête scientifique de lois physiques universelles, car les astronomes sont capables de tester leurs théories au-delà de notre voisinage, à travers l'espace et à travers le temps.
