Pour son premier anniversaire, le télescope Herschel de l'Agence spatiale européenne (ESA) vient d'offrir aux astronomes de fascinantes images. Elles montrent la naissance d'une toute jeune étoile massive, un corps céleste dont la formation défie les théories actuelles. "Une découverte sensationnelle, très excitante", s'enthousiasme Annie Zavagno, du Laboratoire d'astrophysique de Marseille.

Lancé le 14 mai 2009 - en même temps que le satellite Planck dédié à l'étude du rayonnement fossile émis juste après le Big Bang -, Herschel a été placé en orbite à 1,5 million de kilomètres de la Terre, à l'opposé du Soleil.

De cette position stratégique, où il est protégé des rayonnements parasites, il braque son miroir de 3,5 mètres de diamètre - le plus grand jamais conçu pour une application spatiale - et ses caméras vers le cosmos proche et lointain. Il les scrute dans l'infrarouge, seule façon d'observer les étoiles naissantes, cachées dans des nuages très denses de gaz et de poussières qui absorbent la lumière visible.

Ses instruments d'une sensibilité sans précédent lui permettent de recenser toutes les régions de formation stellaire de notre galaxie. C'est ainsi que son oeil s'est posé sur une bulle de gaz toute proche de notre Terre (elle n'en est distante que de 4 300 années-lumière), RCW 120, formée autour d'une étoile centrale apparue voilà au moins 2,5 millions d'années.

A la base de ce halo, Herschel a décelé un point particulièrement brillant : une étoile embryonnaire, baptisée "source zéro", âgée de seulement 10 000 ans. Un nouveau-né, sur l'échelle des temps astronomiques. "Cette étoile a déjà atteint une masse de huit à dix fois celle du Soleil et elle ne peut que continuer à grossir, car elle est entourée d'une enveloppe de gaz et de poussières représentant 2 000 masses solaires", décrit Annie Zavagno.

Pouponnières stellaires

C'est la première fois qu'est repérée, au tout début de son existence, une étoile massive, qualificatif réservé aux astres dont la masse dépasse celle de huit Soleils. Ces astres sont très rares - dans la Voie lactée, on en compte deux pour mille étoiles ordinaires - et leur vie est brève (plusieurs millions d'années tout de même), car ils brûlent sans modération leur combustible nucléaire, avant de mourir en supernova, dans une explosion de lumière.

Or, ces géantes résistent aux connaissances des astrophysiciens. Ceux-ci s'accordent à penser que les étoiles se forment par accrétion : des nuages de gaz et de poussières s'effondrent sous leur propre poids, provoquant une agglomération de matière. Mais les modèles disent que ce processus s'arrête lorsque l'étoile atteint huit masses solaires. "Au-delà de cette limite, explique la chercheuse, l'astre émet un rayonnement ultraviolet extrêmement intense, qui agit comme une barrière et l'empêche de continuer à accumuler de la matière."

Pourtant, les étoiles massives existent bel et bien. Nombre d'entre elles ont déjà été détectées, leur masse pouvant croître, jusqu'à atteindre 120 fois celle du Soleil. Un scénario alternatif à l'accrétion serait la coalescence, ou la fusion de plusieurs agrégats de matière au départ distincts. Mais d'autres étoiles massives étant observées isolées dans notre galaxie, un tel processus semble exclu.

"Tomber sur une telle étoile, c'est le Graal de tout astrophysicien, commente Annie Zavagno. Grâce à l'interféromètre ALMA (Atacama Large Millimeter Array) en construction au Chili, nous allons pouvoir l'étudier avec une très grande précision. Et, peut-être, percer le secret de la formation des étoiles massives."

Ce n'est pas la seule trouvaille faite par Herschel. Dans la Voie lactée toujours, il a pris d'étonnants clichés de pouponnières stellaires, peuplant notre galaxie d'une toile de filaments incandescents. Et, en regardant plus loin dans l'espace - donc dans le temps -, il a prouvé que, par le passé, beaucoup plus d'étoiles naissaient dans l'Univers qu'aujourd'hui.

Une fièvre créatrice encore inexpliquée, que les observations du télescope pourraient permettre de mieux comprendre. Ces résultats feront l'objet, cet automne, d'un numéro spécial de la revue Astronomy & Astrophysics.

Pierre Le Hir