Une nouvelle carte 3D permet, pour la première fois, de « voler » autour, à travers et au-dessus des nuages ​​de poussière et de gaz où naissent les étoiles.

Dans une avancée sans précédent dans notre compréhension de notre propre galaxie, une équipe internationale de scientifiques a utilisé les données du télescope spatial européen Gaia pour créer la carte tridimensionnelle la plus précise à ce jour des régions de formation d'étoiles de notre région de la Voie lactée – d'immenses nuages ​​de poussière et de gaz qui masquent les « naissances » qui s'y produisent continuellement. Ces travaux viennent d'être publiés dans deux articles distincts des Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ( ici et ici ).

Jusqu'à présent, cartographier et étudier ces « foyers stellaires » revenait à essayer de visualiser la forme d'une ville à travers un épais brouillard. Et si les astronomes ont pu se faire une idée de l'aspect de ces nébuleuses de notre point de vue, la troisième dimension : la profondeur leur faisait totalement défaut. Autrement dit, ils ignoraient leur distance, leur étendue et leur répartition dans l'espace – informations sans lesquelles il est impossible de comprendre pleinement les interactions entre les étoiles qui naissent et leur environnement.

Mais c'est à cela que sert Gaia , une mission de l'Agence spatiale européenne (ESA) qui, entre décembre 2013 et mars 2025, a collecté des données sur la position, le mouvement et la vitesse de plus d'un milliard d'étoiles, dans le but de créer une carte 3D détaillée de notre région de la galaxie.

Mais ce n'est pas tout. Bien que Gaia ne puisse pas « voir » directement les nuages ​​où naissent les nouvelles étoiles, il peut mesurer avec précision ce que l'on appelle « l'extinction » stellaire, un phénomène qui se produit lorsque la lumière d'une étoile est atténuée ou « éteinte » par la matière interstellaire qui l'obstrue. Et c'est précisément ce que les chercheurs ont fait cette fois-ci.

Si nous conduisons la nuit sur une route brumeuse, les lumières de la ville au loin paraîtront plus faibles, voire rougeâtres, car le brouillard diffuse la lumière bleue des phares plus efficacement que la lumière rouge. Un phénomène similaire se produit dans l'espace : la poussière cosmique bloque davantage la lumière bleue que la lumière rouge, ce qui fait paraître les étoiles plus rouges qu'elles ne le sont en réalité. En mesurant cette atténuation de la lumière, il est possible de déterminer avec une relative précision la quantité de poussière présente dans une direction et une distance données. Et c'est exactement ce que Gaia peut faire, avec une précision sans précédent.

Plus précisément, la nouvelle carte 3D des régions de formation d'étoiles proches de nous a été établie à partir des observations de 44 millions d'étoiles « ordinaires » et de 87 étoiles de type O, véritables « étoiles » de l'histoire. Ces étoiles sont extrêmement rares dans l'Univers, jeunes, massives et si incroyablement chaudes et lumineuses qu'elles brillent intensément dans l'ultraviolet du spectre électromagnétique. Leur lumière est si énergétique qu'elle est capable d'ioniser l'hydrogène gazeux qui les entoure, c'est-à-dire d'arracher des électrons aux atomes et de transformer le gaz neutre en une soupe de particules chargées.

Cette émission d'hydrogène ionisé est, en soi, un signe indéniable qu'une véritable frénésie de naissance d'étoiles se produit dans cette région. Si d'autres télescopes nous ont permis d'obtenir de magnifiques images bidimensionnelles de ces nébuleuses, comme la nébuleuse de la Boucle de Barnard ou la nébuleuse d'Orion, nous n'avions jamais eu auparavant une vue tridimensionnelle aussi détaillée. La nouvelle carte s'étend jusqu'à 4 000 années-lumière du Soleil, couvrant une partie importante de notre voisinage galactique.

« Gaïa », explique Lewis McCallum, astronome à l'Université de St Andrews au Royaume-Uni et auteur principal des deux articles, « nous donne la première vue précise de ce à quoi ressemblerait notre section de la Voie lactée vue d'en haut. »

Grâce à la cartographie tridimensionnelle et aux données de mouvement stellaire fournies par Gaia, les scientifiques ont pu créer une représentation quasi cinématographique de ce à quoi ces régions ressembleraient vues de l'extérieur, une hypothèse dont nous ne pouvions jusqu'à présent que rêver. Le modèle correspond également parfaitement aux observations d'autres télescopes, ce qui renforce la confiance dans sa précision.

Le résultat est une carte spectaculaire qui comprend des vues tridimensionnelles de nébuleuses emblématiques telles que la nébuleuse Gum (un vestige de supernova à environ 1 300 années-lumière de la Terre), la nébuleuse de l'Amérique du Nord (NGC 7000, à 1 800 années-lumière de la Terre et ainsi nommée parce que son profil ressemble à celui de ce continent), la nébuleuse de Californie (NGC 1499, qui abrite l'énorme étoile de type « O » Xi Persei) et la gigantesque superbulle Orion-Eridanus.

Désormais, pour la première fois, les astronomes peuvent voler autour, à travers et au-dessus de n’importe laquelle de ces régions, ce qui leur permet d’étudier leur structure, leurs flux de gaz et de poussière, et leur relation avec les étoiles qui y naissent.

Mais la découverte la plus intrigante de cette nouvelle carte est peut-être la confirmation de l'existence d'une gigantesque « cavité », une sorte de « bulle » d'espace vide (visible à la 4e seconde de la vidéo ci-jointe) qui, selon Sasha Zeegers, chercheuse à l'ESA, pourrait s'être formée lorsque le rayonnement d'étoiles très massives ionise le milieu interstellaire. « Le modèle 3D », explique la chercheuse, « offre une vue détaillée des processus qui façonnent notre environnement galactique local et aide les astronomes à comprendre les interactions entre les composantes chaudes et froides de l'Univers local. »

Mais la création de cette carte n'est, selon les chercheurs, qu'un début. Générer un modèle aussi haute résolution jusqu'à 4 000 années-lumière a déjà nécessité une puissance de calcul considérable, et les scientifiques espèrent que les futures versions de la carte, qui incluront les nouvelles données Gaia, pourront s'étendre encore plus loin dans la Voie lactée. « Gaia », explique Johannes Sahlmann, scientifique du projet Gaia à l'ESA, « a révolutionné notre vision du voisinage solaire, permettant aux scientifiques de cartographier les étoiles et la matière interstellaire proches du Soleil d'une manière jusqu'alors impossible. »

En fait, la quatrième publication de données de Gaia (Gaia Release 4), prévue pour décembre 2026, promet une qualité et une quantité encore supérieures, permettant aux astronomes d'approfondir leur compréhension des régions où naissent les étoiles. Plus tard, en 2030, Gaia Release 5 sera également publiée, contenant les données restantes de la sonde à analyser. Ainsi, malgré des mois d'inactivité, chaque nouvelle publication de données permettra à Gaia de continuer à fournir une vue détaillée et inédite de notre région de la Voie lactée, nous aidant à comprendre les processus qui l'ont façonnée au cours de milliards d'années. En substance, cette nouvelle carte 3D n'est pas un simple atlas, mais une véritable machine à remonter le temps qui nous permet de scruter le passé et de comprendre les processus qui continuent de régir la naissance et la mort des étoiles.