Sur cette vue d’artiste, la bulle locale qui entoure le Système solaire et sur laquelle des chercheurs de l’université de Harvard et du Space Telescope Science Institute (STScl, États-Unis) nous apprennent aujourd’hui que toutes les étoiles de nos environs se forment. Le résultat d’une série d’explosions d’étoiles massives en supernovae. © Leah Hustak, STScl
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Nous traversons une énorme bulle de gaz à la surface de laquelle se forment des étoiles

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[EN VIDÉO] Cette bulle sur laquelle se forment des étoiles  Notre Système solaire navigue dans une région de l’espace plus vide que les autres. Au cœur d’une bulle locale qui a été creusée par une série d’explosion d’étoiles massives en supernovae il y a environ 14 millions d’années. Aujourd’hui, toutes les étoiles de notre région de la Voie lactée se forment à la surface de cette bulle. (en anglais) © Université de Harvard 

Notre Système solaire navigue dans une région de l'espace particulièrement vide. Entourée d'une bulle locale, comme l'appellent les astronomes. Et aujourd'hui, ils nous racontent comment cette bulle s'est formée. Suite à l'explosion de plusieurs supernovae.

Depuis des décennies, les astronomes savent qu'il existe autour de notre Système solaire, comme une gigantesque bulle. Une « bulle locale » qui mesure tout de même quelque 1.000 années-lumière de diamètre. Aujourd'hui, des chercheurs de l'université de Harvard et du STScI (Space Telescope Science Institute) rapportent avoir découvert que toutes les étoiles les plus jeunes de nos environs se situent justement à la surface de cette bulle. Toutes les étoiles les plus jeunes, mais aussi plusieurs régions de formation d'étoiles et quelques nuages moléculaires -- ce sont des régions denses dans lesquelles des étoiles peuvent réussir à se former -- bien connus. À partir de ces observations, ces astronomes nous racontent l'histoire de cette drôle de bulle.

Tout a commencé il y a près de 14,5 millions d'années. Avec une phase de formation d'étoile assez intense. Puis, avec l'explosion en supernova d'une quinzaine d'étoiles massives. Une série d'explosions qui a commencé à pousser le gaz interstellaire et les poussières vers l'extérieur. Nous laissant dans une région de basse densité. Et donnant naissance plus loin à une structure en forme de bulle, dont la surface présente juste les bonnes caractéristiques pour la formation d'étoiles.

Selon les astronomes, cette bulle locale continue toujours aujourd'hui de s'étendre. À une vitesse de près de 6,5 kilomètres par seconde. C'est quelque chose comme 23.400 kilomètres par heure. Une grande vitesse à notre échelle. Mais parlant d'un phénomène astronomique, les chercheurs estiment que notre bulle locale « a perdu son punch ». Et pratiquement atteint un plateau.

Cartographie de la Voie lactée dans un périmètre d'environ 1.500 années-lumière autour du Soleil et donc du Système solaire (au centre de l'image). © Galaxy Map, Kevin Jardine

D’autres bulles dans la Voie lactée ?

Pour réécrire l'histoire de cette étonnante bulle, les astronomes se sont appuyés sur de nombreux outils. Des modèles de supernova, des mouvements stellaires -- selon des données issues notamment de la mission spatiale européenne Gaïa -- ou encore des cartes 3D de la matière qui entoure justement notre bulle locale.

Les chercheurs précisent que c'est un heureux hasard si notre Soleil se trouve aujourd'hui presque au centre de cette bulle. Le résultat de son voyage à travers la Voie lactée. Il l'a conduit là il y a environ 5 millions d'années maintenant. Une preuve, selon les astronomes que ce type de structure doit exister ailleurs dans notre Galaxie. Car si ces bulles géantes étaient rares, il serait statistiquement peu probable que nous nous retrouvions justement au cœur de l'une d'elles.

Notre Voie lactée se présenterait ainsi un peu comme un fromage à trous. Des trous -- les bulles -- creusés par des étoiles mourantes, des supernovae, et sur les bords desquels on peut observer des étoiles naissantes. Il ne reste désormais plus aux chercheurs qu'à cartographier quelques-unes de ces bulles. À établir leur forme et leur taille ainsi que leur emplacement. Et pourquoi pas, leurs modes d'interaction. Une nouvelle manière de comprendre quel rôle des étoiles en fin de vie jouent dans la formation stellaire, mais aussi dans l'évolution des galaxies.

Pour en savoir plus

Qui a créé la Bulle locale, où se trouve le Soleil ? Des supernovae...

Mise en évidence au cours des années 1970, la Bulle locale au sein de laquelle notre Soleil et ses planètes se déplacent actuellement aurait été créée par l'explosion successive de multiples supernovae, un feu d'artifice cosmique survenu il y a environ 10 millions d'années. Toutefois, une autre interprétation est possible : des échanges de charge du vent solaire avec des gaz neutres du milieu interstellaire. Pour les départager, une équipe de chercheurs a mis au point un instrument spécifique. Résultat : l'hypothèse des supernovae se renforce.

Article de Xavier Demeersman paru le 09/09/2014

Illustration de la région de la Voie lactée où évolue actuellement le Soleil (sun). Nous traversons le nuage interstellaire local dans lequel est présent la Bulle locale (en noir, The Local Bubble). Longue de 300 années-lumière, elle a été créée, il y a environ 10 millions d’années, par plusieurs supernovae. © Linda Huff (American Scientist), Priscilla Frisch (University of Chicago)h

Comme nous l'avons évoqué récemment, selon une étude qui a fait la Une de Nature, notre galaxie la Voie lactée, au sein de laquelle nous vivons, appartient à un supercontinent galactique nommé par ses découvreurs Laniakea (« Horizons célestes immenses » en langue hawaïenne). Voilà pour le tableau à très grande échelle. À des dimensions plus modestes, notre Soleil évolue actuellement à l'intérieur de l'un des lobes de ce que les astrophysiciens appellent depuis sa mise en évidence dans les années 1970 et 1980, la « Bulle locale ».

D'une longueur estimée à 300 années-lumière, sa forme ressemble à celle d'une cacahuète ou d'un sablier. Sa densité est très faible (0,001 atome par centimètre cube) et la température des gaz est particulièrement élevée dans toutes les directions, comme l'ont montré les premières observations dans le rayonnement X.

Pléthore de supernovae

Pour expliquer ces cavités dans le milieu interstellaire, le principal scénario proposé est celui d'une série de supernovae. Rappelons que ces explosions d'étoiles d'une puissance inouïe (l'énergie déployée peut surpasser celle développée par le Soleil durant quelques millions d'années) ne sont pas rares dans la Voie lactée. Les astronomes estiment que dans notre galaxie, il s'en produit une tous les cinquante ans en moyenne. Si beaucoup nous échappent (datant de 1604, la supernova de Kepler fut la dernière de notre galaxie à avoir été observée), c'est principalement parce qu'elles sont occultées par les nuées d'étoiles et de poussières du disque galactique.

Toutefois, cela fut très différent dans notre voisinage voici 10 millions d'années. En effet, il semble que plusieurs membres d'un amas d'étoiles massives aient littéralement sauté comme du popcorn, laissant derrière elles d'immenses bulles résiduelles qui continuent aujourd'hui encore de s'étendre ! Cela a dû se produire à une distance raisonnable de la Terre, car notre biosphère ne semble pas avoir souffert d'éventuelles ondes de choc, ne montrant aucun stigmate pour cette période.

Massimiliano Galeazzi et son équipe avec lesquels ils ont développé la mission Diffuse X-Ray emission from the Local galaxy, ou DXL, qui a collecté les données nécessaires durant 5 minutes, le 12 décembre 2012. © University of Miami, Nasa, Goddard Space Flight Center, University of Michigan, Johns Hopkins University, University of Kansas

Les supernovae semblent bien avoir créé la Bulle

L'hypothèse d'une Bulle locale creusée par l'explosion d'étoiles ne fait pas l'unanimité dans la communauté scientifique. Comme le rappelle F. Scott Porter, l'un des auteurs de l'article publié cet été dans Nature (numéro du 27 juillet 2014), « au cours de la dernière décennie, des chercheurs ont défié l'interprétation des supernovae, en suggérant que la plupart voire la totalité de ces rayonnements X mous sont le résultat d'un échange de charge ». Un échange de charge ? Pour eux, il s'agit de déferlantes de particules électriquement chargées émises par notre étoile (le vent solaire) sur des plages de gaz neutres, car les lueurs observées dans le domaine du rayonnement X produisent le même effet que des restes anciens de supernovae.

Aussi, pour départager les deux propositions et faire toute la lumière sur ce sujet, le chercheur s'est associé à Massimiliano Galeazzi (université de Miami) et son équipe afin de développer un détecteur sensible à cette longueur d'onde, capable de distinguer les deux signatures. Lancé à environ 275 km d'altitude le 12 décembre 2012, leur bébé nommé DXL (Diffuse X-ray emission from the Local Galaxy) a ainsi séjourné quelque cinq minutes seulement dans l'espace avant de redescendre sur Terre, chargé des précieuses données sur les échanges de charge dans le Système solaire. Enfin, après plusieurs mois de recherches, il apparaît qu'environ 40 % sont d'origine solaire. Les anciennes supernovae seraient donc responsables de tout le reste.

« C'est une découverte importante » conclut le professeur Galeazzi, car elle touche à « notre compréhension de la région proche du Soleil et peut donc être utilisée comme fondation pour de futurs modèles de la structure de notre galaxie ». En compagnie de nouveaux instruments de mesure, DXL devrait effectuer son prochain saut dans l'espace en décembre 2015.

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