Le nuage du Loup est un système complexe de nébuleuses obscures, apparemment distinctes mais physiquement connectées les unes aux autres, visibles dans la direction de la constellation du Loup.
Il s’agit d’une région très étudiée car elle représente l’une des régions nébuleuses les plus proches du système solaire, où se produisent d’importants phénomènes de formation d’étoiles, générant des étoiles de faible masse. La plupart de ces étoiles constituent une grande population d’étoiles T Tauri qui s’étend à travers les filaments nébuleux de la région, en particulier les composants les plus au nord. Parmi celles-ci, certaines sont particulièrement connues et étudiées, comme EX Lupi, prototype de la classe homonyme des étoiles variables.
Selon les modèles dynamiques de la région, la formation d'étoiles aurait été favorisée par l'expansion d'une grande bulle de vent stellaire générée par les étoiles les plus massives de l'association Scorpius OB2, la partie la plus septentrionale de l'association Scorpius-Centaure. Sa position physique, intermédiaire entre Scorpius OB2 et la région centrale de cette grande association, confirmerait cette théorie.
Observation gauche|vignette|Carte du nuage du Loup. Le nuage du Loup est observé comme une série de filaments sombres, plus ou moins longs et denses, visibles dans les régions nord et centrale de la constellation du Loup. S'agissant presque exclusivement de nuages non éclairés, ils ne sont pas directement observables ni avec des jumelles ni avec un télescope amateur. Leur présence peut être détectée sur des photographies à longue exposition ou composites, car ces nuages masquent les champs d'étoiles derrière eux. Le filament le plus long est également le plus septentrional, et se situe entre les étoiles ξ Lupi et ψ1 Lupi, plus près de cette dernière. Dans cette région, une partie du gaz devient visible car il apparaît directement éclairé par les étoiles bleues situées à proximité. Les autres filaments s'étendent au sud et au sud-est de celui-ci, jusqu'à atteindre les constellations adjacentes du Scorpion et de la Règle.
La constellation du Loup ayant une déclinaison moyenne plutôt méridionale, son observation est significativement pénalisée par les régions situées dans l'hémisphère nord, et en particulier par celles situées au nord de . Depuis l'hémisphère sud, la constellation du Loup est visible la plupart des nuits de l'année et est également très haute à l'horizon. La période idéale pour l'observer dans le ciel du soir se situe entre les mois de mai et de septembre.
Liens avec l'association Scorpion-Centaure
Le nuage du Loup se trouve physiquement près de la grande association Scorpion-Centaure, l'association OB la plus proche du système solaire, qui est également facilement observable à l'œil nu car elle est composée de toutes les étoiles bleues qui composent les constellations du Loup, du Centaure et de la Croix du Sud. Le nuage du Loup est situé à un point d'intersection entre deux des principaux complexes qui forment l'association, celui appelé Haut-Scorpion (Upper Scorpius), qui comprend l'association d'Antarès (Scorpius OB2), et le Haut-Centaure Loup (Upper Centaurus-Lupus), qui constitue la section centrale de l'association. L’âge de ces deux sous-groupes est respectivement de et de . Comprendre la dynamique qui a conduit à la formation et à l’évolution de cette grande association joue un rôle clé dans la compréhension de l’origine du nuage du Loup.
Selon certains modèles très simplifiés, les processus de formation d'étoiles qui ont conduit à la naissance de l'association Scorpion-Centaure auraient initialement eu lieu dans la partie nord du Haut-Centaure Loup, il y a environ , et se seraient ensuite étendus vers le sud, jusqu'au complexe Bas-Centaure Croix du Sud, atteignant leur apogée il y a environ . Les nouvelles étoiles auraient été initialement concentrées dans de petits amas et filaments entourés de gaz, contenant des dizaines ou des centaines d'étoiles. Le gaz résiduel du nuage moléculaire progéniteur aurait été ensuite balayé par l'action combinée du vent stellaire et de l'explosion éventuelle de certaines supernovae. Il y a environ , ces processus génératifs se sont étendus aux nuages situés au sud de l'équateur galactique, en particulier dans la région du complexe du Caméléon. vignette|Dynamique des processus possibles de formation d'étoiles qui ont conduit à la naissance de l'association Scorpion-Centaure. En rouge sont les zones où la formation d'étoiles s'est arrêtée, en vert celles où elle est encore active et en gris les nuages inactifs. Il y a , la bulle provoquée par le vent stellaire des jeunes étoiles du Haut-Centaure Loup a commencé son expansion, peut-être encore accélérée par l'explosion d'une supernova à une époque ultérieure. Ces supernovae étaient le résultat de l’évolution rapide des composants les plus massifs du groupe d’étoiles nouvellement formé. Il y a environ , la grande pression générée par le front d'expansion de la bulle a comprimé le nuage moléculaire situé en correspondance avec le groupe actuel d'étoiles qui forment la tête du Scorpion, générant la partie la plus jeune de l'association, le Haut-Scorpion ou Scorpion OB2.
La vague de formation d'étoiles qui a affecté le nuage du Scorpion Nord a généré un total d'environ , dont certaines particulièrement massives, des supergéantes avec des masses supérieures à . Ces étoiles ont ensuite explosé en supernovae et la puissante onde de choc générée a presque entièrement balayé le gaz résiduel de l'ancien nuage moléculaire, affectant le nuage Rho Ophiuchi adjacent au cours du dernier million d'années, favorisant dans cette région l'intense activité de formation d'étoiles qui peut encore être observée aujourd'hui. Cette même onde de choc aurait également frappé la région où le nuage du Loup est actuellement observé, comprimant les gaz et déclenchant ainsi la formation d'étoiles.
Caractéristiques et structure Le nuage du Loup est composé d’un système de filaments nébuleux sombres connectés à de jeunes étoiles de la pré-séquence principale de masse faible et moyenne. Grâce à sa distance moyenne d', c'est l'une des régions de formation d'étoiles les plus proches connues, avec le nuage de Rho Ophiuchi, le nuage de la Couronne Australe et le nuage moléculaire 1 du Taureau. Il est composé de plusieurs sous-structures, numérotées de 1 à 9. Lupus 1, également catalogué comme B 228, est le filament nébuleux le plus grand et le plus au nord de tous, suivi de Lupus 2 et Lupus 3 près de l'étoile η Lupi. Ce dernier filament tombe partiellement au-delà de la frontière avec la constellation du Scorpion, tandis que Lupus 4, visible plus au sud, traverse partiellement la frontière avec la constellation de la Règle. Lupus 5 se situe entièrement dans la constellation du Scorpion avec Lupus 9, tandis que les Lupus 6, 7 et 8 sont, finalement, les filaments mineurs, qui se situent dans la Règle. Certains des amas gazeux semblent recevoir directement la lumière des composants de l'association Scorpion-Centaure, devenant partiellement visibles sous forme de faibles nébuleuses par réflexion. C’est aussi un indice sur le véritable lien entre les nuages et l’association.
Bien que le nuage ait été correctement placé dans une région galactique précise, la valeur exacte de la distance de ses composants nébuleux est encore discutée. Diverses études ont indiqué des distances pour ce complexe nébuleux entre , avec un consensus général sur des valeurs comprises entre . Même en considérant ces deux dernières valeurs extrêmes, l'excursion est telle qu'elle ne permet pas de déterminer avec certitude des paramètres importants comme la masse totale du système ou la luminosité réelle des étoiles de faible masse qui lui sont associées. La distance moyenne des différents sous-groupes de l'association Scorpion-Centaure a été déterminée grâce à des mesures de parallaxe effectuées par le satellite Hipparcos, qui ont donné des valeurs de pour le sous-groupe Haut-Scorpion et de pour le sous-groupe Haut-Centaure Loup, entre lesquels le nuage du Loup semble être positionné. En étudiant la parallaxe de certaines des étoiles variables les plus brillantes situées dans le nuage, des valeurs de distance ont été dérivées allant de pour l'étoile RY Lupi, jusqu'à pour RU Lupi et pour . En étudiant la riche population d'étoiles T Tauri associées au nuage, une tentative a été faite pour déterminer les valeurs de distance des sous-structures individuelles qui composent le complexe nébuleux. Selon ces études, la plupart d'entre eux seraient situés à une distance moyenne d'environ , tandis que le nuage Lupus 3 serait légèrement plus éloigné, à environ , en considérant également la profondeur relative de cette population le long de la ligne de visée.
Le gaz moléculaire du nuage du Loup s'étend exclusivement au nord du plan galactique, jusqu'à la latitude galactique relativement élevée de , de manière similaire à l'association Scorpion-Centaure. Les différentes sous-structures contiennent une quantité importante de globules plus denses, dont la masse varie entre . plus de la moitié d'entre eux ont cependant une masse inférieure à . Leur rayon est plutôt compris entre .
Phénomènes de formation d'étoiles Les phénomènes de formation d’étoiles au sein du nuage de Loup impliquent la naissance d’étoiles de masse faible et moyenne. Ces étoiles en formation, étant immergées dans les gaz du nuage, apparaissent obscurcies et ne sont donc visibles que comme sources de rayonnement infrarouge. Les sources les plus brillantes ont été identifiées par l’IRAS. Parmi celles-ci, 17 appartiennent définitivement à l'environnement du nuage de Loup, associées à plusieurs jeunes objets stellaires et étoiles de la pré-séquence principale, telles que les variables RU Lupi, IN Lupi et EX Lupi. La plupart de ces sources sont concentrées dans les trois premières sous-structures, Lupus 1, 2 et 3.
L'une des sources les plus étudiées de la région est , associée au nuage Lupus 1 et liée à un jet moléculaire avec un âge dynamique d'environ et une masse de . L'objet central d'où provient ce jet serait une jeune protoétoile en accrétion. Elle est également associée à une nébuleuse plus étendue, identifiée comme un objet de Herbig-Haro et cataloguée , qui peut également être observée dans le visible. Une deuxième source bien connue et étudiée au sein de Lupus 3 est la faible , car elle semble coïncider avec une protoétoile de classe 0 de faible luminosité, c'est-à-dire dans la phase très précoce de sa formation. Le globule lié à cette source est associé à l'objet et aurait une masse comprise entre .
Au total, 7 objets HH ont été détectés parmi les nuages Lupus 1, Lupus 2 et Lupus 3, principalement associés à de jeunes objets stellaires bien connus. Parmi ceux-ci, se distingue , qui bien qu'il soit situé près de la jeune étoile RU Lupi, n'est pas physiquement lié à elle, mais est généré par un objet de très faible luminosité situé à proximité. En général, si l'on exclut Lupus 3, pour lequel les données partielles ne permettent pas d'avoir une image précise de la situation, le taux de formation d'étoiles dans les filaments nébuleux du nuage du Loup est plutôt faible comparé à d'autres régions nébuleuses similaires. Ceci pourrait s'expliquer par l'action perturbatrice du rayonnement ultraviolet intense provenant des étoiles massives de l'association Scorpion-Centaure, qui ne favoriserait pas l'effondrement des nuages mais au contraire tendrait à les faire dissoudre dans le milieu interstellaire.
Composantes stellaires Les populations stellaires associées au nuage du Loup semblent être très hétérogènes : bien que le nuage abrite une riche population d'étoiles T Tauri, leur distribution et leur concentration sont très variables, en fonction de l'activité de formation d'étoiles présente dans les différentes composantes de la région.
Population d'étoiles de type T Tauri