Une équipe internationale de scientifiques dirigée par un astrophysicien de l’Université Rutgers–Nouveau-Brunswick a découvert un nuage potentiellement formateur d’étoiles qui est l’une des plus grandes structures uniques du ciel et parmi les plus proches du Soleil et de la Terre jamais détectées.
L'immense boule d' hydrogène , longtemps invisible aux scientifiques, a été révélée par la recherche de son principal constituant : l'hydrogène moléculaire. Cette découverte marque la première détection d'un nuage moléculaire avec une lumière émise dans l'ultraviolet lointain du spectre électromagnétique et ouvre la voie à de nouvelles explorations utilisant cette approche.
Les scientifiques ont baptisé le nuage d'hydrogène moléculaire « Éos », d'après la déesse grecque de la mythologie, personnification de l'aube. Leur découverte est présentée dans une étude publiée dans Nature Astronomy.
« Cela ouvre de nouvelles perspectives pour l'étude de l'univers moléculaire », a déclaré Blakesley Burkhart, professeur associé au département de physique et d'astronomie de la Rutgers School of Arts and Sciences, qui a dirigé l'équipe et est l'un des auteurs de l'étude. Burkhart est également chercheur au Centre d'astrophysique computationnelle du Flatiron Institute de New York.
Des scientifiques ont découvert un nuage potentiellement stellaire et l'ont baptisé « Éos ». Il s'agit de l'une des plus grandes structures célestes isolées et parmi les plus proches du Soleil et de la Terre jamais détectées. Crédit : Thomas Müller (HdA/MPIA) et Thavisha Dharmawardena (NYU)
Les nuages moléculaires sont composés de gaz et de poussières, la molécule la plus courante étant l'hydrogène, élément fondamental des étoiles et des planètes, essentiel à la vie. Ils contiennent également d'autres molécules comme le monoxyde de carbone. Les nuages moléculaires sont souvent détectés par des méthodes conventionnelles, comme les observations radio et infrarouge, qui permettent de détecter facilement la signature chimique du monoxyde de carbone.
Pour ce travail, les scientifiques ont utilisé une approche différente.
« Il s'agit du tout premier nuage moléculaire découvert en recherchant directement l'émission d'hydrogène moléculaire dans l'ultraviolet lointain », a déclaré Burkhart. « Les données ont montré des molécules d'hydrogène incandescentes détectées par fluorescence dans l'ultraviolet lointain. Ce nuage brille littéralement dans le noir. »
Éos ne présente aucun danger pour la Terre et le système solaire. De par sa proximité, le nuage de gaz offre une occasion unique d'étudier les propriétés d'une structure du milieu interstellaire , ont déclaré les scientifiques.
Le milieu interstellaire, composé de gaz et de poussière qui remplit l’espace entre les étoiles au sein d’une galaxie, sert de matière première à la formation de nouvelles étoiles.
« Lorsque nous observons avec nos télescopes, nous observons des systèmes solaires entiers en train de se former, mais nous ne savons pas précisément comment cela se produit », a déclaré Burkhart. « Notre découverte d'Éos est passionnante, car nous pouvons désormais mesurer directement la formation et la dissociation des nuages moléculaires, et comment une galaxie commence à transformer le gaz et la poussière interstellaires en étoiles et en planètes. »
Ce nuage de gaz en forme de croissant se situe à environ 300 années-lumière de la Terre. Il se trouve à la limite de la Bulle Locale, une vaste cavité gazeuse dans l'espace qui englobe le système solaire. Les scientifiques estiment qu'Éos est vaste en projection sur le ciel, mesurant environ 40 lunes à travers le ciel, avec une masse environ 3 400 fois supérieure à celle du Soleil. L'équipe a utilisé des modèles pour montrer que son évaporation est prévue dans 6 millions d'années.
« L'utilisation de la technique d'émission de fluorescence dans l'ultraviolet lointain pourrait réécrire notre compréhension du milieu interstellaire, en découvrant des nuages cachés à travers la galaxie et même jusqu'aux limites les plus éloignées détectables de l'aube cosmique », a déclaré Thavisha Dharmawardena, membre de la NASA Hubble Fellow à l'Université de New York et co-auteur principal de l'étude.
Eos a été révélé à l'équipe grâce aux données recueillies par un spectrographe ultraviolet lointain appelé FIMS-SPEAR (acronyme de spectrographe d'imagerie fluorescente), instrument embarqué sur le satellite coréen STSAT-1. Un spectrographe ultraviolet lointain décompose la lumière ultraviolette lointaine émise par un matériau en ses longueurs d'onde composantes, à la manière d'un prisme avec la lumière visible , créant ainsi un spectre que les scientifiques peuvent analyser.
Les données venaient tout juste d’être rendues publiques en 2023 lorsque Burkhart les a découvertes.
« C'était un peu comme si cela attendait d'être exploré », a-t-elle déclaré.
Ces résultats soulignent l'importance des techniques d'observation innovantes pour faire progresser la compréhension du cosmos, a déclaré Burkhart. Elle a noté qu'Eos est dominé par l'hydrogène moléculaire, mais qu'il est principalement « CO-sombre », ce qui signifie qu'il contient peu de matière et n'émet pas la signature caractéristique détectée par les approches conventionnelles. Cela explique pourquoi Eos a échappé à son identification pendant si longtemps, ont expliqué les chercheurs.
« L'histoire du cosmos est celle du réarrangement des atomes sur des milliards d'années », a déclaré Burkhart. « L'hydrogène actuellement présent dans le nuage d'Éos existait déjà au moment du Big Bang et a fini par tomber sur notre galaxie et se regrouper près du Soleil. Ces atomes d'hydrogène ont donc parcouru un long voyage de 13,6 milliards d'années. »
La découverte s’est présentée comme une sorte de surprise.
« Lors de mes études supérieures, on nous disait qu'il était difficile d'observer directement l'hydrogène moléculaire », a déclaré Dharmawardena, de l'Université de New York. « C'est assez incroyable de pouvoir observer ce nuage dans des données auxquelles on ne s'attendait pas. »
Eos doit également son nom à une mission spatiale proposée par la NASA, soutenue par Burkhart et d'autres membres de l'équipe. Cette mission vise à élargir la détection de l'hydrogène moléculaire à de plus vastes zones de la galaxie, en étudiant l'origine des étoiles par l'étude de l'évolution des nuages moléculaires.
L'équipe explore les données concernant les nuages d'hydrogène moléculaire proches et lointains. Une étude publiée en prépublication sur arXiv par Burkhart et d'autres chercheurs utilisant le télescope spatial James Webb (JWST) rapporte la découverte provisoire du gaz moléculaire le plus lointain à ce jour.
« Grâce au JWST, nous avons peut-être trouvé les molécules d'hydrogène les plus éloignées du Soleil », a déclaré Burkhart. « Nous avons donc trouvé à la fois les plus proches et les plus éloignées grâce à l'émission dans l'ultraviolet lointain. »
Plus d'informations : Un nuage moléculaire sombre proche de la bulle locale révélé par fluorescence H2, Nature Astronomy (2025). DOI : 10.1038/s41550-025-02541-7
Fourni par l'Université Rutgers
