Un nuage de gaz récemment découvert près d’Andromède bloque les astronomes

Avec des dizaines de grands télescopes dispersés sur Terre et certains bien au-dessus, vous pourriez penser que nous avons à peu près découvert tout ce qu’il y a à trouver dans le ciel. Mais c’est, littéralement, une vue trop étroite.

La découverte récente d’un énorme nuage de gaz flottant près de la galaxie d’Andromède – l’un des objets célestes les plus étudiés – est la dernière preuve que le ciel offre encore une vaste quantité de biens immobiliers célestes à parcourir. Ce nuage se cache à la vue de tous depuis des décennies. Et la meilleure partie est que son origine est un mystère.

L’avènement de détecteurs numériques bon marché mais de très haute qualité a rendu la photographie astronomique plus facile que jamais. Cela a déclenché une nouvelle tendance parmi les passionnés d’astronomie à se concentrer sur une zone choisie du ciel et à prendre ce qui est en fait de très longues expositions dans l’espoir de trouver les faibles flous qui pourraient s’y trouver.

Les astronomes amateurs et chercheurs Marcel Drechsler et Xavier Strottner ont décidé de profiter de ces récentes améliorations technologiques. Ils voulaient scanner des parties du ciel à la recherche de nébuleuses faibles – des nuages ​​​​de gaz – alors ils ont fait venir Yann Sainty, un astronome et astrophotographe amateur français. Sainty a décidé de cibler Andromède, une grande galaxie spirale ressemblant beaucoup à notre propre Voie lactée qui se trouve à seulement 2,5 millions d’années-lumière. Sa proximité, cosmiquement parlant, a fait d’Andromède une cible juteuse pour les astronomes depuis plus d’un siècle. Avec ses richesses les plus évidentes cartographiées, les astronomes avaient généralement supposé que tout ce qui restait à découvrir serait de petits objets individuels tels que des nébuleuses à l’intérieur de la galaxie elle-même.

Sainty a envoyé ses observations à Drechsler et Strottner pour traitement et analyse. Et en examinant les images, ils ont trouvé quelque chose qui a défié les attentes : une énorme structure étendue apparaissant presque aussi grande qu’Andromède elle-même et juste à côté. La nébuleuse ne s’est matérialisée que lorsque Sainty a obtenu des images avec un filtre qui bloque toute la lumière à l’exception de la lueur bleu-vert émise par l’oxygène doublement ionisé, c’est-à-dire des atomes d’oxygène qui ont perdu deux de leurs électrons externes, un phénomène courant dans les nuages ​​de gaz géants. C’est essentiellement la curiosité humaine qui a motivé l’utilisation de ce filtre ; aucune carte très profonde à grande échelle du ciel autour d’Andromède n’avait jamais été réalisée auparavant.

Au cours de cette même course d’observation, Sainty a également pris des images profondes à l’aide d’un autre filtre accordé à la lumière des atomes d’hydrogène. Et bien qu’il ait vu beaucoup de ces nuages ​​de gaz entourant Andromède (très probablement des nébuleuses de notre propre Voie lactée superposées dans le ciel près d’Andromède), aucun ne correspondait à la taille et à la forme de la nébuleuse particulière riche en oxygène.

L’équipe s’est toutefois demandé si le nuage pouvait être une sorte d’artefact dans les images de Sainty, la lumière réfléchie dans son télescope, par exemple. Pour le savoir, les chercheurs ont demandé à un autre astronome amateur accompli, Bray Falls, de faire plus d’observations avec son propre télescope. Il a vu la même nébuleuse dans ses données, confirmant indépendamment l’existence du nuage.

Finalement, les observations de cinq télescopes en France, en Californie et au Nouveau-Mexique ont convaincu l’équipe que cet objet était réel. Il est maintenant surnommé Strottner-Drechsler-Sainty Object 1, ou SDSO-1.

Mais la question demeure : qu’est-ce que c’est ?

Pour le savoir, l’équipe a contacté les astronomes professionnels Robert Fesen, Michael Shull et Stefan Kimeswenger pour une analyse plus approfondie. Publié dans la revue de l’American Astronomical Society (AAA) Notes de recherche de l’AAAS, les résultats de cette collaboration professionnel-amateur sont fascinants, même si les indices sur les origines de la nébuleuse restent d’une imprécision exaspérante.

Les astronomes ont examiné de nombreuses possibilités, mais à ce stade, le nuage de gaz résiste à toute explication. Sa proximité avec Andromède dans le ciel suggérerait fortement une relation avec la galaxie, et le nuage est légèrement incurvé, comme s’il s’éloignait de la galaxie. Aucune de ces propriétés ne lie physiquement de manière concluante le nuage à la galaxie, mais les deux sont certainement provocantes. Si SDSO-1 fait vraiment partie d’Andromède mais en dehors du corps principal de la galaxie, cela signifierait que le nuage mesure des dizaines de milliers d’années-lumière, ce qui en fait l’une des plus grandes structures cohérentes d’Andromède.

S’il réside dans l’énorme halo d’Andromède – une collection d’étoiles à peu près sphérique entourant la galaxie – il pourrait s’agir de gaz projeté par des flux d’étoiles là-bas. Mais si c’est le cas, il devrait également y avoir beaucoup d’hydrogène, car c’est le principal composant des étoiles. Pourtant, comme l’a montré Sainty avec son filtre de détection d’hydrogène, le nuage n’en a pas – ou du moins trop peu pour être détecté.

Andromeda se dirige vers notre Voie lactée, avec SDSO-1 se trouvant à peu près entre eux, offrant un autre indice potentiel. Andromède est si proche de la Voie lactée que leurs halos individuels peuvent interagir, se heurtant lorsque les deux galaxies passent dans l’espace. Le gaz diffus dans les deux halos galactiques se comprimerait lors de la collision, formant une structure incurvée comme la vague d’étrave d’un navire se déplaçant dans l’eau. Si tel était le cas, cependant, le nuage ne devrait pas apparaître si près d’Andromède. Au lieu de cela, il apparaîtrait dans le ciel à peu près à mi-chemin entre Andromède et le centre de la Voie lactée. Et ce scénario n’expliquerait toujours pas le manque d’hydrogène.

Une autre possibilité est que le nuage soit physiquement beaucoup plus petit mais beaucoup plus proche de nous, ce qui signifie qu’il s’agit d’une nébuleuse de la Voie lactée qui n’apparaît que par coïncidence près d’Andromède. Les nébuleuses planétaires sont des coquilles de gaz rejetées par des étoiles mourantes semblables au soleil, et elles sont généralement riches en hydrogène et en oxygène. Avec l’étoile centrale énergisant le gaz, ces nébuleuses ont tendance à apparaître brillantes dans la lumière émise par les deux éléments. Encore une fois, le manque d’hydrogène dans SDSO-1 est déconcertant.

Il est possible que SDSO-1 soit le reste d’une étoile de la Voie lactée qui a explosé en supernova, mais il devrait également briller dans la lumière ultraviolette et les ondes radio. Cependant, en recherchant des observations plus anciennes d’Andromède, les astronomes ne voient rien provenant du nuage à aucune autre longueur d’onde, y compris les rayons X et la lumière visible et infrarouge.

Donc, pour le moment, aucun mécanisme connu ne correspond à toutes les données. Bien que déconcertant, c’est aussi le genre de chose que les scientifiques adorent. Résoudre des énigmes est la raison pour laquelle nous voulions être des scientifiques en premier lieu.

Le fait que quelque chose d’aussi énorme dans notre ciel ait échappé à la détection jusqu’à présent est étonnant, sinon tout à fait surprenant pour les astronomes. Les grands télescopes ont tendance à avoir un champ de vision étroit, il est donc difficile d’observer des objets de grande taille apparente, en particulier un objet aussi étendu que SDSO-1, qui est aussi large que trois pleines lunes dans le ciel. Des instruments plus gros l’ont tout simplement raté, incapables de voir la forêt pour les arbres.

De plus, le nuage est extrêmement faible, nécessitant de très longues expositions pour être repéré. Le temps d’observation total dans les images de découverte et de confirmation qui n’utilisaient que le filtre à oxygène doublement ionisé était de 160 heures. Même les filtres et les détecteurs utilisés dans les observatoires professionnels sont conçus pour observer d’une manière différente des télescopes amateurs. Cela amplifie également la difficulté de trouver des objets comme SDSO-1. Même le télescope Canada-France-Hawaii de 3,8 mètres, qui est équipé d’un incroyable appareil photo de 378 mégapixels et d’un filtre à oxygène, avait l’air juste à l’endroit dans le ciel où SDSO-1 se trouve et n’a rien vu. C’est un équipement impressionnant, mais il n’a tout simplement pas été conçu pour voir quelque chose d’aussi grand et faible dans le ciel.

Résoudre ce mystère nécessitera des spectres – décomposant la lumière du nuage en petites divisions de longueur d’onde similaires à la façon dont les gouttes de pluie décomposent la lumière du soleil en un arc-en-ciel. En examinant attentivement le spectre de SDSO-1, la vitesse de son gaz peut être déterminée via l’effet Doppler – le léger décalage vers le bleu de sa couleur si le gaz se déplace vers nous ou le décalage vers le rouge s’il s’éloigne. Si le nuage se déplace à une vitesse similaire à celle d’Andromède, il est probable qu’il fasse partie de cette galaxie. Si au lieu de cela, il se déplace plus lentement, il est probable qu’il soit à l’intérieur du nôtre. Les auteurs de l’étude rapportent que de telles observations spectrales sont déjà en cours, mais tant qu’elles ne seront pas terminées, l’origine et le comportement de ce nuage resteront une énigme.

Alors que SDSO-1 présente une énigme, c’est aussi une sorte de lueur d’espoir : il nous montre qu’il reste encore beaucoup de trésors dans le ciel à trouver. Nous avons juste besoin d’utiliser les bons outils pour les découvrir.

Ceci est un article d’opinion et d’analyse, et les opinions exprimées par l’auteur ou les auteurs ne sont pas nécessairement celles de Scientifique américain.

Note de l’éditeur (12/01/23) : Cet article a été édité après publication pour corriger les descriptions des rôles respectifs de Marcel Drechsler, Xavier Strottner et Yann Sainty dans la découverte.