Les étoiles massives jouent un rôle crucial dans l'évolution physico-chimique des galaxies. Pourtant les mécanismes qui conduisent à leur formation sont encore débattus. Les étoiles se forment dans des nuages moléculaires composés de gaz et de poussières. Les premières étapes de leur formation ne sont pas accessibles dans le domaine optique à cause de l'absorption de leur rayonnement par les poussières interstellaires. L'émission des jeunes étoiles absorbée par les poussières est réémise dans le domaine infrarouge et submillimétrique. Ces domaines spectraux sont donc les mieux adaptés à l'étude de la formation des étoiles.

Les étoiles massives ionisent le milieu qui les environne, formant des régions d'hydrogène ionisé (ou régions HII=H+). Due à la grande différence de température entre l'intérieur et l'extérieur de la région ionisée, ces régions HII sont en expansion à une vitesse supersonique. Une couche de matériau neutre est collectée pendant cette expansion. Cette couche devient instable et s'effondre sous son propre poids formant des fragments massifs qui sont des sites potentiels de formation d'étoiles massives. Cette théorie est appelée le modèle d'accumulation et d'effondrement et a été tout d'abord proposé par Elmegreen & Lada en 1977. C'est une façon de former des étoiles à partir de l'expansion d'une région HII. Ce mécanisme est expliqué sur la figure ci-dessous.

Le satellite Herschel qui couvre le domaine spectral entre 60 et 670 microns est particulièrement bien adapté à l'étude de la formation stellaire dans notre Galaxie. Sa résolution spatiale et sa sensibilité encore jamais obtenues dans ce domaine de longueurs d'onde nous offrent une occasion unique de rechercher des étoiles massives très jeunes et de comprendre comment elles se forment. Parce que ces étoiles sont rares, souvent distantes et évoluent rapidement il est très important de pouvoir identifier des lieux privilégiés pour leur formation, par exemple aux bords des régions HII galactiques, afin d'étudier les toutes premières étapes de leur formation.

En première approximation, les étoiles jeunes les plus froides rayonnent comme des corps noirs et plus elles sont froides, plus elles sont jeunes et plus elles rayonnent fortement dans le domaine submillimétrique. D'après les résultats d'études précédentes, en particulier en utilisant des sondages de notre Galaxie existants dans l'infrarouge et le submillimétrique, nous avons montré que de la formation stellaire se produisait en bordure de régions HII galactiques (voir la figure ci-dessous).

Les premiers résultats du satellite Herschel sur différentes régions HII galactiques ont changé notre vision de ce phénomène de formation stellaire induite par l'expansion de régions HII (Zavagno et al. 2010a,b). Des images obtenues avec les caméras PACS et SPIRE ont révélé une population de jeunes objets stellaires encore jamais observés à plus courtes longueurs d'ondes, parce que ces objets sont encore trop jeunes et encore trop enfouis dans leur cocon parental formé de gaz et de poussières (figure ci-dessous). En couvrant un grand domaine spectral avec le satellite Herschel nous sommes désormais capables de contraindre la distribution spectrale d'énergie (DSE) de ces objets et de déduire leurs propriétés physiques (masse, luminosité, état d'évolution) en utilisant des modèles. Nous observons pour la première fois avec Herschel, une étoile massive (8 à 10 fois la masse du soleil) au tout début de sa formation (dernière figure ci-dessous).

Le programme d'observation Hi-GAL (Molinari et al. 2010) qui consiste en l'obtention d'images du plan de notre Galaxie entre 70 et 500 microns avec les caméras SPIRE et PACS nous offre une opportunité unique d'étudier le phénomène de formation stellaire induite par les régions HII dans toute notre Galaxie et d'étudier la fréquence et l'importance de ce phénomène.

En savoir plus:

Le mini-site du programme HOBYS (en anglais)

L'image RCW120 sur OSHI, le site des plus belles images d'Herschel

La vidéo du Symposium ESLAB

L'article de référence du programme publié dans la Special Issue d'Astronomy & Astrophysics