Notre Système solaire est confortablement installé dans une bulle. La « Bulle locale », comme l’appellent les astronomes. Parce que des superbulles comme celles-ci, il y en a beaucoup d’autres dans la Voie lactée. Et des chercheurs viennent de publier une carte 3D de son champ magnétique qui pourrait bien les aider à mieux comprendre le rôle qu’elle joue en matière de formation d’étoile.
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La « Bulle locale ». C'est le nom que les astronomesastronomes donnent à une sorte d'enveloppe de quelque 1 000 années-lumière qui entoure notre Système solaire. Elle est réputée avoir été créée par plusieurs explosions d'étoiles massives en supernovæ. Il y a quelques millions d'années. Et comme sa surface concentre gaz et poussières, des étoiles y naissent. Assez récemment, les astronomes sont parvenus à la cartographier (voir l'article plus bas). Aujourd'hui, des chercheurs du Centre d’astrophysique de l'universitée de Harvard (États-Unis) en dévoilent une nouvelle image en 3D. Celle de son champ magnétique.
Précisons que la Voie lactée se présente un peu comme un morceau d'emmental. Avec de nombreuses superbulles cosmiques qui ressemblent à notre Bulle locale. En apprendre davantage sur la Bulle locale devrait donc permettre aux astronomes de mieux comprendre l'évolution et la dynamique de ces superbulles. Mais aussi leur influence sur la naissance des étoiles et plus largement, sur la forme des galaxies à grande échelle.
Mieux comprendre le rôle des champs magnétiques
Convaincus que les champs magnétiques jouent un rôle important dans de nombreux phénomènes astrophysiquesastrophysiques, les chercheurs ont combiné des données issues de plusieurs missions spatiales (GaiaGaia et PlanckPlanck) pour observer la polarisation de la lumière dans les alentours de notre Système solaireSystème solaire. Une polarisation produite par des particules de poussière alignées magnétiquement. Et qui trahit l'orientation du champ magnétique qui agit sur elles.
À partir de la carte 2D qu'ils ont obtenue, les chercheurs sont passés en 3D en supposant que la majeure partie de la poussière interstellairepoussière interstellaire produisant la polarisation observée se trouve à la surface de la Bulle locale et que les théories prédisant que le champ magnétique serait « emporté » dans la surface de la Bulle à mesure qu'elle se dilate sont correctes. « Au fur et à mesure que la technologie et notre compréhension physiquephysique s'améliorent, nous pourrons améliorer la précision de notre carte et, espérons-le, confirmer ce que nous voyons », explique Alyssa Goodman, astronome à l'université de Harvard, dans un communiqué. Mais d'ores et déjà, les astronomes peuvent commencer à sonder les influences des champs magnétiques sur la formation d’étoiles dans les superbulles et mieux comprendre comment ces champs influencent de nombreux autres phénomènes cosmiques.
Nous traversons une énorme bulle de gaz à la surface de laquelle se forment des étoiles
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 supernovaesupernovae.
Article de Nathalie MayerNathalie Mayer paru le 16/01/2022
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 nuagesnuages 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.
Le saviez-vous ?
L’existence de notre bulle locale a été révélée dans les années 1970 et 1980, par des observations dans le domaine de l’optique, des ondes radio et des rayons X. Elles montraient que notre petit coin de Voie lactée est environ dix fois moins dense que la moyenne.
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 vitessevitesse 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.
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 mouvementsmouvements stellaires -- selon des données issues notamment de la mission spatiale européenne Gaïa -- ou encore des cartes 3D de la matièrematière qui entoure justement notre bulle locale.
Les chercheurs précisent que c'est un heureux hasard si notre SoleilSoleil 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 lactéeVoie 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.
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 feufeu d'artifice cosmique survenu il y a environ 10 millions d'années. Toutefois, une autre interprétation est possible : des échanges de charge du vent solairevent 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 DemeersmanXavier Demeersman paru le 09/09/2014
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 supercontinentsupercontinent 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 astrophysiciensastrophysiciens 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 cacahuètecacahuète ou d'un sablier. Sa densité est très faible (0,001 atomeatome 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'énergieénergie 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 biosphèrebiosphère ne semble pas avoir souffert d'éventuelles ondes de choc, ne montrant aucun stigmatestigmate pour cette période.
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'ondelongueur 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.
