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Une équipe d'astronomes a publié de nouvelles observations de galaxies proches qui ressemblent à des feux d'artifice cosmiques hauts en couleur. Les images, obtenues avec le Very Large Telescope de l'Observatoire européen austral (VLT de l'ESO), montrent différents composants des galaxies dans des couleurs distinctes, permettant aux astronomes de localiser avec précision les jeunes étoiles et le gaz qu'elles échauffent autour d'elles. En combinant ces nouvelles observations avec les données de l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), dont l'ESO est partenaire, l'équipe contribue à apporter un nouvel éclairage sur ce qui déclenche la formation des étoiles dans le gaz..
Cinq galaxies vues avec MUSE sur le VLT de l'ESO dans plusieurs longueurs d'onde de la lumière
Les astronomes savent que les étoiles naissent dans des nuages de gaz, mais ce qui déclenche la formation des étoiles, et comment les galaxies dans leur ensemble y participent, reste un mystère. Pour comprendre ce processus, une équipe de chercheurs a observé diverses galaxies proches avec de puissants télescopes au sol et dans l'espace, balayant les différentes régions galactiques impliquées dans la naissance des étoiles.
"Pour la première fois, nous résolvons des groupes d'étoiles qui se forment sur une grande variété de lieux et d'environnements avec un échantillon qui représente bien les différents types de galaxies", explique Eric Emsellem, astronome à l'ESO en Allemagne et responsable des observations basées sur le VLT menées dans le cadre du projet Physics at High Angular resolution in Nearby GalaxieS (PHANGS). "Nous pouvons observer directement le gaz donnant naissance aux étoiles, nous voyons les jeunes étoiles elles-mêmes, et nous assistons à leur évolution sur différentes phases."
NGC 4303 vue avec MUSE sur le VLT de l'ESO dans plusieurs longueurs d'onde de la lumière
Eric Emsellem, également affilié à l'Université de Lyon, en France, et son équipe viennent de publier leur dernière série de relevés galactiques, réalisés avec l'instrument MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer) sur le VLT de l'ESO dans le désert d'Atacama, au Chili. Ils ont utilisé MUSE pour suivre les étoiles naissantes et le gaz chaud qui les entoure. Le gaz alors illuminé et chauffé par les étoiles signale la formation d'étoiles en cours.
Les nouvelles images MUSE sont maintenant combinées aux observations des mêmes galaxies réalisées avec ALMA et publiées un peu plus tôt cette année. ALMA, qui se trouve également au Chili, est particulièrement bien adapté à la cartographie des nuages de gaz froid - les parties des galaxies qui fournissent la matière première à partir de laquelle les étoiles se forment.
NGC 4254 vue avec MUSE sur le VLT de l'ESO dans plusieurs longueurs d'onde de lumière
En combinant les images de MUSE et d'ALMA, les astronomes peuvent examiner les régions galactiques où la formation d'étoiles a lieu, par rapport à celles où elle est attendue, afin de mieux comprendre ce qui déclenche, stimule ou retarde la naissance de nouvelles étoiles. Les images qui en résultent sont époustouflantes et offrent un aperçu spectaculairement coloré des pouponnières d'étoiles dans nos galaxies voisines.
"Il y a de nombreux mystères que nous voulons élucider", déclare Kathryn Kreckel de l'Université de Heidelberg en Allemagne et membre de l'équipe PHANGS. "Les étoiles naissent-elles plus souvent dans des régions spécifiques de leurs galaxies hôtes - et, si oui, pourquoi ? Et après la naissance des étoiles, comment leur évolution influence-t-elle la formation de nouvelles générations d'étoiles ?"
NGC 3627 vue avec MUSE sur le VLT de l'ESO dans plusieurs longueurs d'onde de lumière
Les astronomes vont maintenant pouvoir répondre à ces questions grâce à la richesse des données MUSE et ALMA obtenues par l'équipe PHANGS. MUSE recueille des spectres - les "codes-barres" que les astronomes scannent pour dévoiler les propriétés et la nature des objets cosmiques - à chaque endroit de son champ de vision, fournissant ainsi des informations beaucoup plus riches que les instruments traditionnels. Dans le cadre du projet PHANGS, MUSE a observé 30 000 nébuleuses de gaz chaud et recueilli environ 15 millions de spectres de différentes régions galactiques. Les observations ALMA, quant à elles, ont permis aux astronomes de cartographier environ 100 000 régions de gaz froid dans 90 galaxies proches, produisant un atlas d'une précision sans précédent des pouponnières stellaires de l'Univers proche.
En plus d'ALMA et MUSE, le projet PHANGS comprend également des observations du télescope spatial Hubble de la NASA/ESA. Les différents observatoires ont été sélectionnés pour permettre à l'équipe de balayer nos voisins galactiques dans différentes longueurs d'onde (visible, proche infrarouge et radio), chaque gamme de longueur d'onde dévoilant des parties distinctes des galaxies observées. "Leur combinaison nous permet de sonder les différentes étapes de la naissance des étoiles - de la formation des pouponnières stellaires au début de la formation des étoiles proprement dite et à la destruction finale des pouponnières par les étoiles nouvellement nées - avec plus de détails que ne le permettent les observations individuelles", explique Francesco Belfiore, membre de l'équipe PHANGS, de l'INAF-Arcetri à Florence, en Italie. "Avec le projet PHANGS c'est la première fois que nous sommes en mesure de constituer une représentation aussi complète, en réalisant des images suffisamment nettes pour voir de manière individuelle les nuages, les étoiles et les nébuleuses qui indiquent la formation d'étoiles."
NGC 1087 vue avec MUSE sur le VLT de l'ESO à plusieurs longueurs d'onde de la lumière
Les travaux menés dans le cadre du projet PHANGS seront affinés par les télescopes et instruments à venir, tels que le télescope spatial James Webb de la NASA. Les données ainsi obtenues jetteront les bases d'observations avec le futur ELT (Extremely Large Telescope) de l'ESO, qui commencera à fonctionner dans le courant de la décennie et permettra d'examiner encore plus en détail les structures des pouponnières stellaires.
"Aussi remarquable que soit PHANGS, la résolution des cartes que nous produisons est tout juste suffisante pour identifier et séparer les nuages de formation d'étoiles individuellement, mais pas assez bonne pour voir en détail ce qui se passe à l'intérieur", a fait remarquer Eva Schinnerer, chef de groupe de recherche au Max Planck Institute for Astronomy en Allemagne et chercheuse principale du projet PHANGS, dans le cadre duquel les nouvelles observations ont été menées. "Les nouveaux efforts d'observation de notre équipe et d'autres personnes repoussent les limites dans cette direction, nous avons donc des décennies de découvertes passionnantes devant nous."
NGC 1300 vue avec MUSE sur le VLT de l'ESO à plusieurs longueurs d'onde de lumière
Vidéos
Multiples images de la galaxie NGC 4303 vues avec le VLT et ALMA
Multiple views of the galaxy NGC 4254 as seen with the VLT and ALMA
Images multiples de la galaxie NGC 1087 vues avec le VLT et ALMA
Images multiples de la galaxie NGC 3627 vues avec le VLT et l'ALMA
Comparaisons d'images
Comparaison de différentes vues de la galaxie NGC 4303: https://cdn.eso.org/images/screen/eso2110b.jpg
Comparaison de différentes vues de la galaxie NGC 1300: https://cdn.eso.org/images/screen/eso2110f.jpg