La superbe région de formation stellaire Rho Ophiuchi

L'ensemble de nuages moléculaires Rho Ophiuchi (situé près de l'étoile rho de la constellation du Serpentaire) est une des régions de formation d'étoiles les plus proches (sa distance est estimée à 131 ± 3 parsecs). Il a par conséquent été étudié et imagé de nombreuses fois !

Il est constitué de deux nuages qui forment des étoiles, auxquels sont reliés des filaments ; en effet, une des découvertes de ces dernières années dans ce domaine, est que le milieu interstellaire a une structure filamenteuse, et donc que la formation d'étoiles a lieu autant, sinon plus, dans des filaments, que dans des nuages moléculaires (utilisés dans les modèles). C'est une des observation majeure des satellite Herschel et Planck, lancés en 2009, qui sondent avec une résolution jusqu'ici inégalée le ciel dans les domaines de l'infrarouge et du submillimétrique.

Quelques mots sur le milieu interstellaire

Le milieu interstellaire est particulièrement brillant dans ces domaines de longueur d'onde, car il contient de nombreuses poussières, qui obscurcissent le rayonnement dans le domaine optique, en l'absorbant, mais ré-émettent un rayonnement infrarouge, dont la longueur d'onde a une forte dépendance avec la température du milieu.

On peut voir la structure filamenteuse du milieu interstellaire sur la photo suivante, qui est une image composée des données du satellite IRAS (infrarouge) et du satellite Planck (submillimétrique).

Image 1 : photo d'une partie du ciel (55 degrés carrés) observée par IRAS à 100 µm (en violet) et par Planck à 350 et 450 µm (en rouge-orange). IRAS révèle la poussière plutôt chaude (et donc située près de sites de formation d'étoiles), alors que Planck révèle la poussière plutôt froide (10-20 K). On distingue le plan galactique, très brillant. On peut constater la structure filamenteuse du milieu interstellaire. Crédit : ESA et HIF Consortium, IRAS.

Image 2 : même image que l'image 1, mais vue seulement par Planck à 350 µm. Les couleurs correspondent à l'intensité du rayonnement. Là encore, la structure filamenteuse est mise en évidence.

Crédit : ESA et HFI Consortium.

Pour en revenir au nuage Rho Ophiuchi...

Ce nuage est donc un nuage dense, constitué de molécules (en majorité, des molécules d'hydrogène et d'hélium, mais de nombreuses molécules plus complexes existent sous forme de traces). La formation d'étoiles a été probablement en partie provoquée par des perturbations (ondes de chocs) provenant d'étoiles massives proches.

Cet objet est particulièrement intéressant parce qu'il contient de nombreuses sources infrarouges enfouies dans les parties les plus denses du complexe.

Image 3 : La région de formation stellaire Rho Ophiuchi en lumière infrarouge prise par WISE, l'explorateur infrarouge large-champ de la NASA. Les radiations émises à 3,4 et 4,6 µm, majoritairement par des étoiles, figurent en bleu et cyan. Les radiations émises à 12 et 22 µm, caractéristiques de la poussière, figurent en rouge et vert.

Crédits : NASA/JPL-Caltech/WISE Team

Au total, 425 sources infrarouges ont été détectée près du nuage moléculaire ! Ces sources sont, pour au moins la majorité d'entre elles, de jeunes étoiles en formation.

16 sources infrarouges ont été identifiées comme étant des proto-étoiles : une masse importante de gaz et de poussières, en effondrement gravitationnel, qui va devenir une étoile. La phase proto-stellaire est un stade précoce de la formation de l'étoile : au cours de cette phase, la proto-étoile rayonne à cause des chocs qui interviennent dans la matière en effondrement, jusqu'à ce que la densité soit trop grande et que les rayonnements ne parviennent plus à s'échapper. Le stade de proto-étoile se termine lorsque la température a augmenté suffisamment pour que les réactions thermonucléaires commencent au coeur de l'étoile. L'objet devient alors une étoile de type T-Tauri.

123 sources infrarouges ont été identifiées comme étant des étoiles T-Tauri entourées de disques d'accrétion denses, et 77 comme étant des étoiles T-Tauri avec des disques plus fins. Il s'agit des étoiles les plus jeunes que l'on puisse observer (une proto-étoile n'étant pas à proprement parler une étoile, puisqu'il n'y a pas encore de réactions thermonucléaires en son coeur). Les étoiles T-Tauri n'ont pas encore une énergie suffisante pour démarrer les réactions thermonucléaires, mais il a été montré que du lithium est "brûlé" pendant cette phase.

Image 4 : image du complexe moléculaire de Rho Ophiuchi mettant en évidence les jeunes étoiles enfouies dans le gaz et la poussière. Cette image en fausses couleurs a été réalisée dans le domaine de l'infrarouge par le satellite Spitzer. Credit: NASA JPL-Caltech, Harvard-Smithsonian CfA

C'est également dans ce complexe moléculaire qu'a été découvert la première naine brune découverte dans une région de formation stellaire. Les naines brunes sont des objets à mi-chemin entre les étoiles et les planètes : ce sont des étoiles qui n'ont pas atteint la température nécessaire pour commencer la fusion de l'hydrogène ; cependant dans leur coeur, de l'hélium et du lithium sont brûles.

Sources

Le satellite européen Planck achève son premier tour du ciel, Jean-Marc Bonnet-Bidaud, Dominique Yvon, mis à jour le 3 mai 2010, site du CEA IRFU

Rho Ophiuchi cloud complex, article wikipédia

Young Stars in the Rho Ophiuchi Cloud, APOD du 13 novembre 2009

Vue infrarouge de la région de formation stellaire Rho Ophiuchi, site de l'ESO