La formation d'étoiles reste une question ouverte de l'astrophysique contemporaine. Ce processus complexe contrôle l'évolution des galaxies depuis leur naissance, transformant progressivement le gaz interstellaire en étoiles et l'enrichissant en éléments lourds et grains de poussière. Il est aussi à l'origine de la formation des systèmes planétaires et de l'apparition de la vie.

Pour le comprendre, il faut décrire une série d'instabilités hydrodynamiques, provoquant l'effondrement d'un nuage moléculaire, dans lequel la gravité, le champ magnétique et la chimie jouent un rôle central. Or le rayonnement ionisant et le vent des étoiles massives nouvellement formées détruisent progressivement le nuage qui leur a donné naissance, jusqu'à l'arrêt de la formation d'étoiles, quelques millions d'années plus tard. Cette rétroaction est un élément clé, mais encore mal compris, du processus global.

Pour en savoir plus, des chercheurs de l'Irfu et leurs partenaires ont étudié la région de formation d'étoiles la plus intense du groupe de galaxies local : la nébuleuse de la Tarentule (aussi appelée 30 Doradus), dans le Grand Nuage de Magellan, situé à 158 200 années-lumière de nous. Il y naît, en moyenne, une étoile tous les trois ans, dans un rayon de seulement 500 années-lumière.

Les scientifiques se sont intéressés à la molécule la plus abondante (après le dihydrogène qui ne possède pas de raie d'émission à basse température) : le monoxyde de carbone, et plus précisément ¹²CO et ¹³CO. Cette dernière molécule, beaucoup moins abondante que ¹²CO, permet de sonder les régions les plus denses des nuages moléculaires.

Les chercheurs ont donc collecté des données sur ¹²CO et ¹³CO dans la nébuleuse de la Tarentule, recueillies par l'interféromètre millimétrique ALMA (Atacama Large Millimeter-submillimeter Array) situé au Chili.

Exceptionnelles par l'étendue du champ cartographié et par leur profondeur, ces observations révèlent qu'il reste du gaz moléculaire dans la région centrale de la Tarentule.

• Les nuages moléculaires ont une structure filamentaire, similaire à ce que l'on peut observer dans la Voie Lactée.
• Ce gaz est encore façonné par sa propre gravité (il est « autogravitant ») et pourrait donc continuer à former des étoiles, malgré la présence d'un amas d'étoiles massives qui induit à la fois une grande turbulence et une faible densité de matière.

Ce tableau pourrait n'être qu'un état transitoire rapide avant que les structures moléculaires ne soient dispersées et détruites.

Ces données ont également mis en évidence une composante moléculaire diffuse résiduelle qui pourrait signaler la présence d'un gaz moléculaire indétectable avec les raies du CO.