De nouvelles images montrent la poussière dans les galaxies voisines, et vous ne les avez jamais vues comme ça

Lorsque nous voyons des images de galaxies en dehors de la Voie lactée, ce que nous regardons généralement est principalement la lumière de leurs étoiles. Mais les étoiles sont loin d’être le seul ingrédient qui compose une galaxie. Considérez les étoiles comme des morceaux de légumes dans la soupe galactique.

Le bouillon dans lequel ils flottent est donc le milieu intergalactique – pas un espace vide mais rempli de nuages ​​​​de poussière et de gaz souvent ténus, parfois denses, qui dérivent entre les étoiles. Parce que les étoiles sont tellement plus brillantes, la poussière est généralement un second violon ; mais cette poussière, à partir de laquelle naissent les étoiles, vers laquelle les étoiles retournent, peut nous en dire long sur la structure et l’activité au sein d’une galaxie.

Maintenant, quatre nouvelles images ont été publiées, montrant la répartition de la poussière dans quatre des galaxies les plus proches de la Voie lactée : les grands et petits nuages ​​de Magellan, des galaxies naines en orbite autour de la nôtre ; la galaxie d’Andromède, une grande galaxie spirale à une distance de 2,5 millions d’années-lumière ; et la galaxie du Triangle, une galaxie spirale à 2,73 millions d’années-lumière.

Le Grand Nuage de Magellan. (ESA, NASA, NASA-JPL, Caltech, Christopher Clark/STScI, S. Kim/Université Sejong, T. Wong/UIUC)

Sans poussière ni gaz, les galaxies telles que nous les connaissons n’existeraient pas. Les étoiles se forment lorsqu’un nœud dense de matière dans un nuage froid de gaz moléculaire s’effondre sous l’effet de la gravité, incorporant la matière du nuage qui l’entoure. Lorsque cette étoile meurt, elle éjecte son matériau extérieur dans l’espace qui l’entoure, avec les nouveaux éléments plus lourds qu’elle a fusionnés au cours de sa vie.

Les nouvelles étoiles qui naissent incorporent la poussière des étoiles mortes, ce qui rend chaque génération d’étoiles légèrement différente. Nous sommes, en effet, tous faits de trucs d’étoiles – même les étoiles.

Mais la poussière n’est pas uniformément répartie. Les vents stellaires, les vents galactiques et les effets de la gravité peuvent tous pousser et sculpter la poussière interstellaire en formes complexes remplies de cavités. Cartographier les structures et la composition des éléments qui les composent est un outil crucial pour comprendre la formation de… eh bien… à peu près tout.

Les nouvelles images, dévoilées lors de la 240e réunion de l’American Astronomical Society, ont été obtenues par l’Observatoire spatial Herschel exploité par l’Agence spatiale européenne entre 2009 et 2013. Jusqu’au lancement de Webb – qui n’a pas encore livré ses premières images scientifiques – Herschel était le plus grand télescope infrarouge jamais lancé.

Le Petit Nuage de Magellan. (ESA, NASA, NASA-JPL, Caltech, Christopher Clark/STScI, S. Stanimirovic/UW-Madison, N. Mizuno/Université de Nagoya)

Comme Webb, sa température de fonctionnement ultra-froide signifiait que Herschel pouvait scruter l’infrarouge lointain, imaginant certains des objets les plus froids et les plus poussiéreux de l’espace, jusqu’à des températures d’environ -270 degrés Celsius (-454 degrés Fahrenheit). Cela inclut les nuages ​​froids dans lesquels naissent les étoiles et la poussière dans l’espace interstellaire.

Il était cependant moins apte à détecter des poussières et des gaz plus diffus. Pour combler les lacunes, une équipe d’astronomes dirigée par Christopher Clark du Space Telescope Science Institute a utilisé les données de trois autres télescopes à la retraite : le Planck de l’ESA et le satellite astronomique infrarouge (IRAS) et l’explorateur de fond cosmique (COBE) de la NASA.

Les résultats révèlent des interactions complexes au sein de la poussière. L’hydrogène gazeux apparaît en rouge ; c’est l’élément le plus abondant dans l’Univers, donc il y en a plutôt beaucoup. Les cavités dans la poussière où les étoiles naissantes l’ont emportée avec leurs vents intenses apparaissent comme des régions vides, entourées d’une lueur verte qui indique une poussière froide. Les régions bleues représentent une poussière plus chaude, chauffée par des étoiles ou d’autres processus.

La Galaxie du Triangle. (ESA, NASA, NASA-JPL, Caltech, Christopher Clark/STScI, E. Koch/Université d’Alberta, C. Druard/Université de Bordeaux)

Les images révèlent également de nouvelles informations sur les interactions complexes qui se produisent dans la poussière interstellaire, ont déclaré les chercheurs. Les éléments lourds tels que l’oxygène, le carbone et le fer peuvent souvent coller aux grains de poussière ; dans les nuages ​​les plus denses, la plupart des éléments sont liés à la poussière, ce qui augmente le rapport poussière/gaz. Cela peut affecter la façon dont la lumière est absorbée et réémise par la poussière.

Cependant, des processus violents, tels que la naissance d’étoiles ou des supernovae, peuvent libérer des radiations qui décomposent la poussière, libérant les éléments lourds dans des nuages ​​gazeux. Cela fait basculer le rapport poussière/gaz vers le gaz.

Les images d’Herschel révèlent que les rapports peuvent varier jusqu’à un facteur 20 dans une galaxie. C’est beaucoup plus élevé que ne le pensaient les astronomes, une information importante qui pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre ce cycle.

Et, ils sont juste spectaculairement jolis. Qui savait que la soupe d’Andromède pouvait être un arc-en-ciel de couleurs aussi éblouissant.