29/01/2016

Nuage de Smith : un mystère résolu qui en soulève un autre

Le Nuage de Smith, un nuage de gaz énorme découvert dans les années 1960 aux abords de notre Galaxie était resté jusqu'alors mystérieux, son origine n'ayant pu être déterminée. Une équipe d'astronomes américains vient d'en percer le mystère. 



Pour connaitre l'origine du Nuage de Smith, il fallait pouvoir déterminer sa composition : s'il est composé essentiellement d'hydrogène et d"hélium, il vient très probablement du milieu intergalactique, mais si il contient des éléments lourds, ceux produits par les étoiles, cela indique une origine galactique.

NASA, ESA, A. Feild (STScI)
Le Nuage de Smith est le seul nuage de gaz à grande vitesse de notre galaxie, parmi des centaines connus, dont l'orbite est bien connue, notamment grâce à des études menées avec des radiotélescopes. Le nuage se meut en direction du disque de la Voie Lactée à 310 km/s, qu'il devrait atteindre dans 30 millions d'années. Le Nuage de Smith n'est pas un nuage de gaz compact, il est très allongé... Si il était visible à l’œil, sa taille dans le ciel couvrirait 30 fois le diamètre de la Lune.

Pour déterminer l'abondance en éléments lourds du Nuage de Smith, Andrew Fox (Hubble Space Science Institute à Baltimore) et ses collaborateurs ont utilisé le télescope spatial Hubble et son spectrographe COS (Cosmic Origin Spectrograph) pour analyser la lumière ultra-violette en provenance de trois galaxies actives lointaines à travers le gaz du nuage. La composition chimique du nuage peut alors être établie en observant à quelles longueurs d'ondes la lumière est absorbée par le gaz.

Les chercheurs ont particulièrement regardé l'absorption due à un élément particulier qui sert de marqueur efficace des éléments lourds : le soufre. Ce que montrent les astronomes, c'est que le Nuage de Smith contient, en proportion, autant de soufre que les régions externes de la Voie Lactée situées à 40 000 années-lumière du centre galactique.

Ce vaste nuage de gaz a donc bien une origine galactique : les chercheurs affirment qu'il a connu une période intime avec la Galaxie, mais a dû être éjecté du disque de la Voie Lactée il y a environ 70 millions d'années, mais est aujourd'hui en train de revenir à grande vitesse vers son centre tel un boomerang (voir l'illustration).
"Nous avons trouvé plusieurs nuages de gaz massifs dans le halo de la Voie Lactée qui pourraient servir de carburant pour les futures formations d'étoiles dans son disque, mais pour la plupart d'entre eux, leur origine reste incomprise. Le Nuage de Smith est probablement l'un des meilleurs exemples qui montre que le recyclage du gaz est un mécanisme important dans l'évolution des galaxies." explique Nicolas Lehner, co-auteur de l'étude parue dans The Astrophysical Jounal Letters.

Les astronomes ont mesuré la taille précise du Nuage de Smith, qui commence à arborer une forme de comète qui devrait s'accentuer au fil du temps et de son approche du plan galactique. Il fait aujourd'hui 11000 années-lumière de longueur pour 2500 années-lumière de largeur. Les astronomes estiment que lorsqu'il atteindra le disque galactique, le Nuage de Smith pourrait être à l'origine d'une zone de formation intense d'étoiles, d'environ 2 millions de soleils...

Ayant résolu le mystère de l'origine du Nuage de Smith, de nouvelles questions apparaissent : Comment ce nuage est-il arrivé là, quel genre d'événement a pu littéralement le catapulter du disque galactique ? Et comment a-t-il pu rester intact ? Ce pourrait-il qu'une région de matière noire particulièrement dense ait traversé le disque de la galaxie et ait pu "capturer" ce gaz en passant ? De quoi nourrir la curiosité de nombreux astrophysiciens dans les années qui viennent...


Source

On the Metallicity and Origin of the Smith High-velocity Cloud,
A. Fox et al.
The Astrophysical Journal Letters 816:L11, (1 January 2016)