Une jeune étoile géante, plusieurs fois la masse du Soleil, accompagnée d'un nuage de gaz et de poussière qui l'entoure, est tombée dans le champ de vision du télescope orbitant Herschel.
La proto-étoile, qui a reçu la désignation astronomique RCW 120, n'a que quelques dizaines de milliers d'années et dans laquelle les réactions thermonucléaires n'ont pas encore commencé, a une masse 8 à 10 fois la masse du Soleil et est entourée d'un nuage, qui contient environ 200 fois plus de matière que dans Système solaire.
Si le gaz et la poussière de ce nuage continuent de tomber sur la protoétoile, elle pourrait s'enflammer et se transformer en l'une des étoiles géantes les plus brillantes de notre galaxie - la Voie lactée.
«Ce sont les étoiles massives qui contrôlent l'évolution dynamique et chimique de la galaxie», explique le Dr Annie Zavagno du laboratoire d'astrophysique de Marseille. «Les étoiles massives génèrent des éléments lourds comme le fer et les poussent dans l'espace interstellaire. Et alors qu'ils terminent leur vie dans une explosion de supernova, ils remplissent l'espace galactique d'énergie."
Les théories existantes sur la formation des étoiles ne peuvent expliquer l'existence d'objets stellaires dont la masse dépasse la masse du Soleil de plus de 10 fois. Le fort rayonnement émis par ces étoiles devrait chasser les nuages de gaz et de poussière environnants, limitant ainsi leur croissance. Dans le même temps, les astronomes connaissent des étoiles d'une masse de 120 fois ou plus supérieure à celle du Soleil.
À propos, l'étoile RCW 120, comme beaucoup d'autres, y compris celles avec des planètes, les astronomes auraient pu découvrir beaucoup plus tôt s'ils avaient initialement utilisé une méthode de recherche plus précise.
Selon la revue Nature, la méthode Lyman-alpha que les scientifiques utilisent encore pour détecter des galaxies à des milliards d'années-lumière de la Terre n'est en réalité capable de trouver qu'une galaxie sur dix!
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Les astronomes s'en doutent depuis longtemps, mais seuls Matthew Hayes de l'Université de Genève et ses collègues, utilisant l'équipement du télescope VLT de l'Observatoire européen austral, ont été les premiers à confirmer ces hypothèses avec des données d'observation.
«Les astronomes ont toujours su qu'une fraction des galaxies dans l'exploration Lyman-alpha manquait, mais nous avons maintenant des estimations pour la première fois. Le nombre de galaxies manquées est significatif », a déclaré Hayes.
Pour tester leur hypothèse, les scientifiques ont étudié la même zone du ciel étoilé, où se trouvent les galaxies, dont la lumière se propage vers la Terre pendant 10 milliards d'années. À l'aide de deux des quatre télescopes de huit mètres qui composent le VLT, les astronomes ont estimé le nombre de galaxies en utilisant la méthode standard Lyman-alpha et à partir d'une autre série spectrale, H-alpha, découverte par le Suisse Johann Balmer. Le rayonnement correspondant aux différentes lignes diffère en longueur d'onde.
Pour que la ligne H-alpha apparaisse, l'électron doit se déplacer entre le deuxième niveau et les niveaux situés au-dessus. Étant donné que les atomes d'hydrogène avec un électron au deuxième niveau sont très rares dans le milieu interstellaire, une telle lumière peut passer presque sans entrave à travers des nuages de poussière et de gaz, absorbant la majeure partie du rayonnement correspondant à la raie Lyman-alpha.
Par conséquent, concluent les chercheurs, la recherche de galaxies utilisant H-alpha est beaucoup plus efficace que la recherche utilisant la méthode traditionnelle. En raison de l'absorption du rayonnement, environ neuf galaxies sur dix sont restées inaperçues.
«Maintenant que nous savons combien de lumière manquait, nous pouvons commencer à travailler sur des représentations beaucoup plus précises du cosmos, mieux comprendre à quelle vitesse les étoiles ont émergé à différents moments de la vie de l'univers», note un autre auteur de la découverte, Miguel Mas-Hesse.
Andrey Kleshnev
