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L'énigmatique nuage de Smith entrera en collision avec la Voie lactée

Mais d'où vient cet étrange nuage de Smith qui fonce vers notre Voie lactée et l'atteindra dans trente millions d'années en créant une gerbe de nouvelles étoiles ? De notre propre Galaxie, affirment des astronomes qui ont pu analyser sa composition et y ont trouvé du soufre. Du coup, la question n'est plus de connaître le point de départ de ce boomerang mais de comprendre comment il a été lancé.

Une image en fausses couleurs de la voûte céleste montrant le nuage de gaz Smith, ici à gauche. Ce curieux objet est observé dans le domaine radio avec le radiotélescope de Green Bank. Sa taille angulaire est comparée à celle de la Lune (size of full Moon). © B. Saxton et F. Lockman (NRAO/AUI/NSF), et A. Mellinger Une image en fausses couleurs de la voûte céleste montrant le nuage de gaz Smith, ici à gauche. Ce curieux objet est observé dans le domaine radio avec le radiotélescope de Green Bank. Sa taille angulaire est comparée à celle de la Lune (size of full Moon). © B. Saxton et F. Lockman (NRAO/AUI/NSF), et A. Mellinger

L'énigmatique nuage de Smith entrera en collision avec la Voie lactée - 3 Photos
nuage de smith NRAO A Mellinger

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On l’appelle le « nuage de Smith » parce qu’il a été découvert par Gail Smith dans les années 1960 alors qu’elle terminait sa thèse de doctorat en utilisant le Green Bank Telescope (GBT), le plus grand radiotélescope orientable du monde. Il apparaissait comme essentiellement composé d’hydrogène et d’hélium sans que l’on puisse savoir, jusqu'ici, s’il contenait aussi des éléments lourds. Tout ce que l’on savait de lui est qu’il est situé en dehors de la Voie lactée, entre 36.000 et 45.000 années-lumière du Soleil. Allongé, il mesure environ 10.000 par 3.000 années-lumière et on estime qu’il contient l’équivalent d’environ un million de masses solaires mais pas sous forme d’étoiles

On savait aussi qu’il fonce vers notre Galaxie à plus d’un million de kilomètres à l’heure et qu’il va donc entrer en collision avec elle dans environ 30 millions d’années. Mais quelle est sa nature et d'où vient-il ? S’agissait-il d’une galaxie naine avec très peu d’étoiles et dominée par de la matière noire ?

En observant des raies d'émissions du nuage de Smith dans le domaine radio avec le GBT et d'absorption dans l'ultraviolet avec Hubble pour de la lumière émise par des noyaux actifs de galaxies (AGN) il est possible de mesurer les vitesses des différentes parties de ce nuage ainsi que sa composition chimique.
Le GBT a observé les raies d'émissions du nuage de Smith dans le domaine radio tandis que Hubble analysait, dans l'ultraviolet, les raies d'absorption dans la lumière émise par des noyaux actifs de galaxies (AGN) et ayant traversé ce nuage. Il a ainsi été possible de mesurer les vitesses des différentes parties du nuage, ainsi que sa composition chimique. © Nasa, Esa

Un nuage éjecté de la bordure de la Voie lactée

Pour tenter de faire la lumière sur ces questions, il fallait commencer par déterminer plus précisément sa composition chimique. C'est ce qu'ont fait des astronomes à l'aide du télescope Hubble, qui rapportent leur travail dans un article en accès libre publié sur arXiv. Le Cosmic Origins Spectrograph a été mobilisé pour analyser le spectre en ultraviolet provenant de trois noyaux actifs de galaxies que l’on peut observer à travers le nuage de Smith.

Les chercheurs se sont concentrés sur les caractéristiques du spectre d’absorption du soufre de manière à déterminer sa présence dans le nuage. Les abondances de soufre sont considérées comme un bon indicateur du contenu en éléments lourds, c'est-à-dire ceux au-delà du lithium, comme le carbone, l’oxygène, l’azote, le silicium et le fer. Les mesures ont révélé que le nuage de Smith était aussi riche en soufre que les régions de la bordure de la Voie lactée, à environ 40.000 années-lumière de son centre. Cela indique qu’il ne peut aucunement s’agir d’un nuage de gaz primitif dont la composition chimique n’aurait quasiment pas évolué depuis les trois première minutes de la « naissance » de l’univers observable du fait de l’absence de nucléosynthèse stellaire.

Une représentation d'artiste de l'histoire du nuage de Smith. Son départ de la Voie lactée a été causé par un événement inconnu mais sa trajectoire le ramènera dans son disque dans 30 millions d'années.
Une représentation d'artiste de l'histoire du nuage de Smith. Son départ de la Voie lactée a été causé par un événement inconnu mais sa trajectoire le ramènera dans son disque dans 30 millions d'années. © Nasa, Esa

Aussi incroyable que cela paraisse, il faut en conclure que le nuage de Smith a autrefois fait partie de la Voie lactée et qu’il en a été éjecté il y a 70 millions d’années. Il est donc en train d’effectuer son retour et quand il entrera en collision avec le milieu interstellaire de la Galaxie, les ondes de choc produites devraient amorcer l’effondrement du gaz moléculaire, ce qui conduira à la naissance d’environ deux millions de nouvelles étoiles.

Par quels mécanismes un tel objet a-t-il pu être éjecté du disque galactique ? C’est pour le moment un mystère...


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