Cent quarante parsecs – la distance que la lumière parcourt en quatre siècles et demi – nous séparent du nuage moléculaire du Taureau. Dans ses profondeurs se cachent des condensations sombres : les cœurs préstellaires, où le gaz et la poussière cosmique se compriment lentement sous leur propre poids. Chaque grain de poussière y est un noyau de condensation microscopique, vêtu d'un manteau de glace d'eau. Cette glace est le principal réservoir d'oxygène et le futur matériau de construction des planètes. Mais la voir directement est presque impossible : les nuages sont trop denses et trop froids. La spectroscopie infrarouge vient à la rescousse : les molécules d'eau absorbent le rayonnement à une longueur d'onde de 3 micromètres, laissant une signature caractéristique dans le spectre.
Jusqu'à présent, les astronomes captaient le signal de la glace en éclairant les cœurs avec les rayons d'étoiles situées par hasard en arrière-plan. Cette méthode ne donne que des sondages ponctuels à travers le nuage. L'équipe travaillant avec les données de SPHEREx a emprunté une autre voie : ils ont utilisé le rayonnement galactique diffus – le coreshine (de l'anglais coreshine). Dans le milieu interstellaire, il est semblable à un brouillard éclairé par des lampadaires lointains. La glace absorbe une partie de cette lumière, et la profondeur de l'ombre permet de reconstituer sa quantité. Une grille de mesures avec un pas de 7,2 secondes d'arc – environ mille unités astronomiques à la distance de ces cœurs – a permis de construire des cartes continues. Mille unités astronomiques, c'est trente fois plus loin du Soleil que Neptune, et à de telles échelles, les contours des futurs systèmes planétaires commencent déjà à se dessiner.
La modélisation du transfert de rayonnement, y compris les simulations tridimensionnelles de Monte-Carlo RADMC-3D, n'a pas pu expliquer cette chute. Ni la modification de la géométrie de l'éclairage, ni la croissance des grains de poussière jusqu'à dix micromètres, ni le seuil de condensation de la glace ne produisent un minimum central. Le seul scénario qualitatif est une diminution brutale de la proportion de glace d'eau dans les régions les plus denses. Il semble qu'à une profondeur où la densité de colonne sur la ligne de visée atteint AV>25–30 magnitudes (la lumière stellaire est atténuée des milliards de fois), la glace est activement transformée en d'autres molécules. Peut-être entre-t-elle dans la composition de matières organiques complexes ou échange-t-elle de l'oxygène avec d'autres glaces, comme CO et CO₂.
Les cartes de coreshine ouvrent une nouvelle ère en astrochimie. Auparavant, la glace était étudiée ponctuellement, désormais elle l'est sur des champs entiers, sans dépendre de rares étoiles d'arrière-plan. SPHEREx a déjà montré qu'environ la moitié des cœurs préstellaires connus émettent une lumière diffuse suffisamment brillante pour une telle analyse. La prochaine étape consiste à comparer la distribution des différents composants de glace : eau, monoxyde de carbone et dioxyde de carbone. Cela permettra de suivre où disparaît l'oxygène dans les conditions pré-effondrement et de comprendre avec quel bagage chimique les futures planètes commencent leur voyage.
Les cœurs sombres sont sombres parce qu'ils cachent la lumière. Mais dans leur lueur diffuse apparaissent des ombres qui racontent la glace cachée. Et le fait que, au cœur le plus impénétrable, la signature de la glace disparaisse soudainement est un rappel insistant qu'aucun nuage n'est statique. Même dans le froid cosmique le plus profond, à dix degrés au-dessus du zéro absolu, la matière se prépare à la transformation.
SPHEREx est un véritable « cartographe des glaces » spatial : tous les six mois, il dresse une carte complète du ciel, et ses données contiennent déjà des millions de spectres, disponibles pour rechercher des traces d'eau gelée dans les berceaux des futures planètes.
Bien que la lueur diffuse des cœurs préstellaires ne figure pas directement dans les intrigues de science-fiction, l'idée d'une « glace qui conserve l'histoire » fait écho à l'image d'une immense bibliothèque de glace dans le roman « 2312 » de Kim Stanley Robinson – sauf qu'ici, c'est l'évolution chimique du nuage qui est enregistrée.