C’est officiel pour M 42 : les ondes radio ont ouvert au cœur de la nébuleuse d’Orion une cavité que personne n’avait cartographiée

Une équipe internationale vient de repérer, au cœur de la nébuleuse d’Orion, une cavité de gaz que personne n’avait jamais cartographiée. En observant l’hydrogène atomique invisible qui enveloppe M 42, plutôt que les gaz brillants habituellement photographiés, les chercheurs ont mis au jour une vaste structure inédite : une seconde bulle nichée dans l’enveloppe de la célèbre région de formation d’étoiles, baptisée EON pour Extended Orion Nebula. La découverte vient d’être publiée dans la revue Astronomy & Astrophysics.

M 42 compte pourtant parmi les objets célestes les plus scrutés du ciel. La nébuleuse d’Orion M42 est sans doute l’une des cibles les plus étudiées par les astronomes, et y découvrir à la fois une nouvelle structure et un mystère semblait peu probable. C’est pourtant ce qui vient d’arriver, quatre siècles après sa découverte visuelle.

Une seconde bulle sans étoile pour l’expliquer

Le scénario classique décrivait une coquille de gaz unique, gonflée par le rayonnement et les vents des jeunes étoiles massives situées en son centre. Les nouvelles cartes racontent une autre histoire. Ces images challengent l’idée d’une bulle en expansion unique : la découverte d’une seconde cavité, sans source évidente en son centre, suggère plutôt que la nébuleuse a été façonnée par plusieurs épisodes de rétroaction stellaire.

Aucune étoile connue ne semble responsable de cette poche vide. L’équipe a cherché dans les catalogues d’étoiles connues et d’objets stellaires jeunes de la région, sans trouver de candidat au centre de la bulle. La source responsable de cette cavité pourrait ne pas correspondre au type d’objet répertorié dans les catalogues actuels. Un vide, littéralement, sans coupable identifié.

Les cartes révèlent aussi autre chose, à quelques années-lumière de là. Les chercheurs ont également trouvé une protubérance allongée de gaz atomique s’étendant sur environ quatre années-lumière depuis la bulle. Ensemble, cavité et protubérance dessinent un environnement bien plus mouvementé que prévu.

21 centimètres pour voir l’invisible

L’hydrogène atomique neutre ne brille pas dans le visible. Il ne se photographie pas. Mais il trahit sa présence par un signal radio ténu, à une longueur d’onde précise. L’hydrogène neutre émet un signal radio faible à une longueur d’onde de 21 centimètres, ce qui permet de tracer le gaz autrement invisible entre les étoiles.

Pour capter ce murmure cosmique avec assez de précision, l’équipe menée par Juan Diego Soler, de l’université de Vienne, a combiné les données de deux instruments complémentaires. Le radiotélescope Karl G. Jansky Very Large Array, au Nouveau-Mexique, et le télescope FAST, en Chine, ont été associés : le VLA fournissant la haute résolution, tandis que FAST captait les signaux faibles et étendus. Le second est un instrument colossal, une antenne unique de cinq cents mètres de diamètre creusée dans une dépression naturelle du paysage chinois.

Le résultat constitue une première. Ensemble, ils ont produit la première carte détaillée en hydrogène de la nébuleuse d’Orion étendue, à la même échelle que les précédentes cartes en carbone ionisé. Cette collaboration technique donne naissance au projet NeAtHood, qui vise à cartographier l’hydrogène atomique dans tout le voisinage solaire, et dont cette étude constitue le tout premier résultat scientifique.

Un modèle à réécrire pour toute la nébuleuse

La surprise la plus spectaculaire ne concerne pas la forme du gaz, mais son poids. Les estimations précédentes, basées sur le carbone ionisé, plaçaient la masse de l’enveloppe très haut. Les calculs antérieurs, fondés sur le carbone ionisé, estimaient que la moitié avant de la coquille pesait environ 1 100 fois la masse du Soleil. Les observations en hydrogène dessinent un tableau différent, suggérant que cette coquille pèse en réalité plus près de 100 masses solaires.

Dix fois moins massive qu’on ne le pensait. Le chiffre a de quoi surprendre pour un objet observé depuis des décennies.

Cette révision n’est pas un simple détail technique. « Mesurer la masse est fondamental, car cela nous renseigne sur l’efficacité avec laquelle ces étoiles nouvellement formées façonnent leur environnement grâce au vent et au rayonnement », explique Juan Diego Soler. Une coquille dix fois plus légère change entièrement les calculs sur la capacité des jeunes étoiles massives à sculpter la matière autour d’elles.

Les implications dépassent le seul cas d’Orion. Daniel Seifried, chercheur à l’université de Cologne et coauteur de l’étude, souligne ce que cela signifie pour les modèles que les astronomes construisent : ces observations spectaculaires servent de référence pour de nombreuses simulations astrophysiques modernes étudiant l’évolution du gaz et des étoiles dans la Voie lactée, et remettent en cause les modèles théoriques utilisés pour comprendre comment les étoiles massives affectent leur environnement immédiat. Autant dire que les manuels sur la formation stellaire vont devoir être révisés.

M 42 reste, malgré tout, un cas d’école accessible à tous. Âgée d’environ deux millions d’années seulement, elle continue d’offrir un aperçu de ce à quoi ressemblait peut-être l’environnement du Soleil naissant, il y a 4,6 milliards d’années. Soler lui-même voit dans cette étude un point de départ plutôt qu’un aboutissement. « Orion n’est qu’un début. Nos méthodes nouvellement développées montrent comment les futurs interféromètres révéleront la structure cachée et la dynamique du milieu interstellaire, même dans des régions que les astronomes pensaient déjà bien connaître », résume-t-il. La prochaine étape du projet NeAtHood consistera à appliquer la même méthode à d’autres pouponnières d’étoiles du voisinage solaire, pour vérifier si ce scénario de bulles multiples se retrouve ailleurs dans la Voie lactée.

Sources : aanda.org | cieletespace.fr