La Terre est entourée d’une bulle de 1 000 années-lumière de large où se développe de jeunes étoiles
Selon une nouvelle étude, la Terre est entourée d’une vaste bulle d’environ 1 000 années-lumière de large, dont les frontières déterminent la formation de toutes les jeunes étoiles proches.
Depuis des décennies, les astronomes savent que le système solaire se trouve dans la « bulle locale« , un immense vide entouré de milliers de jeunes étoiles. Cependant, bien des choses sont restées inconnues au sujet de cette bulle, depuis sa taille et sa forme précises jusqu’à ses origines et son évolution.
Image d’entête : un rendu de la bulle locale, avec le Soleil au centre (pas à l’échelle). (Leah Hustak (STScI))
Des chercheurs ont examiné cette bulle dans une nouvelle étude et ils ont découvert de nouveaux éléments révélateurs sur la façon dont elle favorise la formation des étoiles.
De manière inattendue, les astronomes ont découvert « que toutes les régions voisines de formation d’étoiles se trouvent exactement à la surface de la bulle locale », selon l’auteur principal de l’étude, Catherine Zucker, astronome au Space Telescope Science Institute de Baltimore (États-Unis) :
Nous sommes tombés sur cette découverte complètement par hasard.
Avec cette étude, ils ont cherché à créer une carte des principaux sites de référence dans le voisinage galactique du système solaire. Ils ont analysé les positions, les formes et les mouvements en 3D des gaz denses et des jeunes étoiles dans un rayon d’environ 650 années-lumière du soleil.
Selon Zucker :
L’un des aspects les plus difficiles de cette recherche était le très grand nombre de dimensions nécessaires pour construire une véritable image physique en 3D de la formation des étoiles à la surface de la bulle.
La recherche a nécessité la cartographie de trois dimensions de l’espace, de trois dimensions du mouvement et d’une dimension temporelle. Maintenant, nous pouvons littéralement « remonter le temps » et voir comment ces régions de formation d’étoiles ont évolué au cours des derniers millénaires. En revanche, la plupart de nos connaissances sur la formation des étoiles reposent sur des images statiques en deux dimensions des régions de formation d’étoiles.
L’analyse des mouvements de ces jeunes étoiles a aidé les scientifiques à reconstituer la chaîne d’événements à l’origine de la création et de la croissance de la bulle locale. Ils ont découvert que ces étoiles se déplaçaient principalement à l’opposé de la surface de la bulle, ce qui suggère qu’elles se mouvaient en raison de l’expansion de la bulle dans le temps.
Les chercheurs ont découvert qu’une série d’environ 15 explosions d’étoiles, connues sous le nom de supernovæ, a probablement commencé à se produire près du centre de la bulle locale il y a environ 14 millions d’années.
NGC 2392, ou nébuleuse du Clown, une nébuleuse planétaire engendrée par une supernova située à 4200 années-lumière de la Terre. (rayon-X : NASA/CXC/IAA-CSIC/N.Ruiz et col./ Optique : NASA/STScI)
Toujours selon Zucker :
Les explosions de supernovae ont déclenché une onde de choc, et cette dernière, en s’étendant, a ensuite balayé une enveloppe de gaz dense et froid (« la surface de la bulle locale »), qui s’est maintenant effondrée pour former des milliers de nouvelles étoiles.
Aujourd’hui, sept nuages moléculaires bien connus, des régions denses de l’espace où des poches de gaz peuvent s’effondrer pour former des étoiles, se trouvent à la surface de la bulle.
Les astronomes ont longtemps théorisé que les supernovæ pouvaient entraîner du gaz dans des nuages denses qui finissent par former de nouvelles étoiles, mais les chercheurs impliqués dans cette étude ont été assez surpris d’apprendre que pratiquement toutes les nouvelles étoiles proches du soleil se forment à la surface de la bulle locale.
En fait, nous pouvons expliquer comment la formation de toutes les étoiles proches a commencé et, ce faisant, nous apportons un soutien observationnel très fort à cette ancienne théorie de la formation d’étoiles par les supernovas, où la mort des étoiles peut déclencher la naissance d’étoiles.
Les nouveaux résultats suggèrent qu’une supernova liée à la bulle a explosé tous les millions d’années environ depuis que la première a explosé il y a environ 14 millions d’années.
Ces deux amas, appelés Upper Centaurus Lupus et Lower Centaurus Crux dans la célèbre association stellaire Sco-Cen, se sont formés très près l’un de l’autre il y a 15 à 16 millions d’années, de sorte que toutes les étoiles de ces deux amas ont approximativement le même âge.
Les étoiles de ces deux amas sont nées avec des masses différentes. Les plus massives, suffisamment grandes pour exploser en supernovas, avaient également la durée de vie la plus courte.
Les étoiles les plus massives exploseront en supernova en premier, tandis que les moins massives exploseront plus tard.
La bulle locale n’est pas en sommeil. Elle continue de croître lentement à une vitesse d’environ 6,4 kilomètres par seconde. Cependant, elle a perdu la plupart de son dynamisme et sa vitesse a atteint un plateau.
Selon João Alves, coauteur de l’étude et chercheur à l’université de Vienne, lorsque les premières supernovæ qui ont créé la bulle locale ont explosé, le soleil était très éloigné des explosions. Cependant, il y a environ cinq millions d’années, la trajectoire du soleil à travers la galaxie l’a fait entrer dans la bulle, et maintenant il se trouve par chance presque au centre de la bulle, a-t-il ajouté.
Le fait que le soleil se trouve actuellement au milieu de la bulle locale suggère que de telles « superbulles » pourraient être omniprésentes dans la Voie lactée. Sinon, quelles sont les chances que notre soleil se trouve en plein milieu de l’une d’entre elles ?.
La Voie lactée pourrait ressembler à un fromage suisse, avec des trous créés par les supernovae et de nouvelles étoiles se formant autour des trous créés par les étoiles mourantes. Les scientifiques prévoient ensuite de cartographier l’emplacement, la taille et la forme d’autres bulles dans la Voie lactée.
Selon Zucker :
La bulle locale peut interagir avec d’autres bulles dans notre voisinage galactique, et nous espérons cartographier d’autres bulles et leurs interactions les unes avec les autres dans le cadre de travaux futurs. L’un des aspects les plus difficiles sera d’essayer de déterminer l’âge, et les amas stellaires progéniteurs devenant supernova, de ces bulles alors que nous nous éloignons de plus en plus du soleil. Cependant, les nouvelles données de la mission Gaia, Gaia DR3, seront certainement utiles, car elles fourniront les mouvements spatiaux en 3D de 30 millions d’étoiles, un ingrédient clé pour reconstituer ce puzzle.
Les scientifiques ont détaillé leurs conclusions dans la revue Nature : Star formation near the Sun is driven by expansion of the Local Bubble et ils ont présenté leurs résultats lors d’une conférence de l’American Astronomical Society. Annoncée sur le site de l’Université Harvard : 1,000-Light-Year Wide Bubble Surrounding Earth is Source of All Nearby, Young Stars et un site est même consacré à la bulle locale comprenant un modèle interactif : Star Formation near the Sun is driven by expansion of the Local Bubble.