taux de formation d'étoiles

Un port vit au rythme des marées. L'eau monte puis se retire, et avec elle tout change : le niveau aux quais, la composition des sédiments au fond, même la salinité dans les coins reculés. Une galaxie fonctionne de manière similaire, mais au lieu de l'eau, c'est du gaz, et au lieu de la Lune, ce sont ses propres étoiles et les nuages voisins.

Dans la famille stellaire de la galaxie du Phénix, il y a cinq vieux amas globulaires, et le sixième enfant a longtemps été considéré comme un enfant trouvé.

Autour de chaque galaxie se trouve une couronne invisible de gaz froid. Elle s'étend bien au-delà des limites du disque stellaire et sert à la fois de réservoir de carburant pour de nouvelles étoiles et de cimetière pour la matière éjectée.

Le ciel nocturne semble uniforme, mais il contient en réalité des amas – d'immenses communautés de galaxies qui, comme des lentilles, courbent la lumière des objets lointains. Lorsqu'un sursaut radio bref et puissant se produit quelque part dans l'Univers, son chemin vers un télescope terrestre peut passer près d'un tel amas.

La galaxie NGC 5584 est une immense cité stellaire, où certains quartiers sont en construction tandis que d'autres sont déjà marqués par de vieux géants. Pour voir les uns et les autres, les astronomes ont utilisé deux « lampes de poche » très différentes.

Un sursaut radio rapide est une brève mais puissante émission d'ondes radio provenant de l'espace lointain. En chemin vers nous, le signal traverse des nuages de gaz ténu, et plus il y a de gaz sur le trajet, plus le signal est étalé en fréquences.

Un jeune amas d'étoiles ressemble à un orchestre avant le concert : chaque instrument s'accorde à sa manière, et le bourdonnement général semble chaotique. Mais si l'on tend l'oreille, on peut distinguer des notes individuelles.

15 175 107 étoiles. Chacune a reçu son âge. Mais aucun chiffre n'est exempt d'une touche d'incertitude : l'âge d'une étoile n'est pas un clou enfoncé sur l'axe du temps, mais un nuage de probabilité, un brouillard cachant la valeur réelle.

Une étoile à neutrons, c'est une ville compressée aux dimensions d'une métropole, où la matière est condensée à l'extrême. Au centre même de cette ville, une restructuration peut commencer : les neutrons et protons familiers cèdent la place à un plasma de quarks — les quarks libres qui composent presque tout ce qui nous entoure.

Chaque sursaut radio rapide est comme un coup de cloche sonore dans le vide. Et dans son tintement qui s'estompe se cache toute la structure de l'espace : sur un trajet de milliards d'années-lumière, l'impulsion radio est légèrement retardée par chaque électron libre rencontré.

Une planète géante encore bébé continue d'attirer à elle les restes de matériaux de construction du nuage qui l'entoure. C'est exactement ce qu'a capturé le télescope spatial Hubble en pointant ses caméras vers l'objet catalogué SR 12 c.

Une personne sur une vieille photo se tient dans une foule tout en tournant sur elle-même — deviner son âge est presque impossible. C'est à peu près ainsi que les astronomes déterminent l'âge et la masse des étoiles lointaines, et ils se trompent souvent.

Les images de James Webb ont capté la lueur étonnamment vive des premières galaxies. Un grille-pain dore une tranche en une minute, tandis qu'un four cuit un pain en une heure — le résultat est le même. Dans l'espace, c'est pareil : les jeunes galaxies émettaient une lumière intense rapidement, comme un grille-pain, plutôt que de cuire des étoiles lentement, comme un four.

Le télescope spatial James Webb a repéré dans les profondeurs du cosmos des objets étonnants : de petits points rouges qui brillent si intensément qu'on dirait un projecteur caché dans une ampoule minuscule.

Si vous allumez une lampe dans une pièce, elle éclaire les murs. Mais si vous placez la même lampe dans une immense salle, la lumière atteint à peine les coins. De la même manière, le rayonnement des jeunes étoiles agit sur le gaz d'une galaxie : il arrache des électrons aux atomes d'hydrogène, faisant briller le gaz.

Beaucoup de transformations chimiques ressemblent au montage d'un meuble dans l'obscurité totale : on voit les pièces de départ et l'armoire finie, mais le montage lui-même reste un mystère. Les états intermédiaires — comme les positions maladroites des mains de l'artisan — disparaissent trop vite pour être observés.

Dans l'espace, on rencontre souvent des paires de trous noirs en fusion où l'un est nettement plus massif que l'autre. Cette différence de poids n'est pas qu'un simple chiffre : c'est une clé pour comprendre leur histoire commune.

Un peintre fait un portrait coup de pinceau après coup de pinceau, puis on lui propose un appareil photo avec flash : un clic, et c'est fait. C'est à peu près la transition entre les modèles multi-étapes et les modèles en une étape pour la création d'images de galaxies.

Étudier la naissance des galaxies nécessite de simuler des milliards d'années de croissance de la matière noire et de formation d'étoiles — même les superordinateurs s'y attellent lentement.

Les astronomes, tels des cuisiniers, ont longtemps préparé la description de l'Univers avec les mêmes recettes lourdes. Ces recettes – des formules mathématiques complexes – estimaient combien de galaxies de différentes luminosités et masses remplissent le cosmos, ainsi que la répartition des fondations invisibles de matière noire.

Une bulle d'air s'échappe d'une fine aiguille au fond d'un verre et s'élève vers la surface. Dans l'eau pure, elle se comporte comme un ressort : elle s'aplatit puis s'étire, échangeant de l'énergie entre le mouvement et la forme. Ajoutez une goutte de savon à l'eau, et la bulle se calme immédiatement, devient presque parfaitement sphérique et monte régulièrement, sans trembler.

L'Univers tient le registre de chaque étoile naissante. En 13,8 milliards d'années, tant d'étoiles se sont allumées dans les galaxies que leur « recensement » permet de déduire la nature même du cosmos, comme les cernes d'un arbre révèlent le climat des années passées.

Dans les nuages froids de gaz interstellaire se cachent de longs et fins filaments, comme des fils dans une pelote. C'est en eux, par contraction, que naissent les nouvelles étoiles. Des astronomes ont sélectionné sept de ces nuages, situés entre 140 et 920 années-lumière, et ont mesuré combien de filaments de différentes épaisseurs ils contiennent.

L'Univers a longtemps été considéré comme un cuisinier strict : on pensait que dans chaque recoin, les étoiles étaient mélangées selon une seule recette — pour chaque étoile géante, on trouvait à peu près le même nombre de naines, peu importe où elles étaient nées.

La cuisine où l'on fabrique les étoiles fonctionne selon une recette simple : autant de farine, autant de gâteaux. Pendant longtemps, les astronomes ont observé une relation stricte entre la masse d'une galaxie et la vitesse à laquelle elle forme des étoiles, et ils l'ont considérée comme une règle à part entière.

De temps à autre, le Soleil connaît des éruptions – de puissantes libérations d'énergie qui durent de quelques minutes à quelques heures. La plupart sont aléatoires, comme les gouttes de pluie qui frappent un toit.

Les trous noirs sont des éviers cosmiques, des entonnoirs gravitationnels qui aspirent la matière environnante. Ce processus, appelé accrétion, ne se déroule pas toujours sans heurts : une partie du gaz qui tombe peut être éjectée sous forme de jets relativistes étroits — les jets.

Lorsqu'une tache brillante apparaît sur une étoile, les astronomes veulent savoir combien d'énergie a été libérée dans l'espace. Autrefois, ils imaginaient l'éruption comme un feu qui grandit : la surface des flammes augmente, mais la chaleur reste la même. C'était plus simple pour les calculs, mais la réalité s'est avérée différente.

Les nuages de gaz de la Voie lactée donnent naissance à des étoiles, et les plus lourdes d'entre elles sont de véritables géantes. On pensait autrefois qu'une telle étoile s'allumait presque instantanément, comme une ampoule. Mais une nouvelle étude montre que l'étoile grandit progressivement, comme une boule de neige qui dévale une pente. Plus elle roule, plus elle grossit.

Le télescope spatial Gaia a mesuré la vitesse de rotation de plus de cent mille étoiles. Il s'avère que cette vitesse dépend de la température de l'étoile. Pour les étoiles plus froides que 6500 degrés, la surface se déplace à une vitesse de 10 à 20 kilomètres par seconde.

Une paire d'étoiles à neutrons, c'est comme deux boules massives qui se rapprochent lentement en spirale. Elles sont nées ensemble d'un système binaire d'étoiles massives, mais des centaines de millions d'années peuvent s'écouler avant la collision.

Les galaxies ressemblent à d'immenses cuisines où, dans les entrailles des étoiles, les atomes légers se compressent en atomes lourds — un peu comme la farine et l'eau deviennent du pain. Quand une étoile meurt, elle rejette ce qu'elle a accumulé dans le gaz interstellaire, l'enrichissant d'« épices » : oxygène, carbone, fer.