Le télescope spatial James Webb voit la nébuleuse d’Orion sous un nouveau jour époustouflant (images)
La nébuleuse d’Orion est peut-être un objet céleste familier et bien étudié, mais de nouvelles images du télescope spatial James Webb (JWST) montrent ce nuage de gaz et de poussière en formation d’étoiles sous une lumière incroyablement nouvelle et vibrante.
La nébuleuse d’Orion, également connue sous le nom de « Messier 42 » (M42), est située à environ 1 500 années-lumière de la Terre, en direction de la constellation d’Orion. Cela en fait la grande pépinière d’étoiles et de formation d’étoiles la plus proche de notre système solaire.
Visible à l’œil nu sous un ciel sombre, la nébuleuse d’Orion a été étudiée tout au long de l’histoire de l’humanité, mais les images JWST la montrent avec des détails sans précédent. En particulier, le puissant télescope spatial a zoomé sur la caractéristique diagonale en forme de crête de gaz et de poussière dans le quadrant inférieur gauche de M42, appelée « la barre d’Orion ».
Les images collectées dans le cadre du programme PDRs4All du JWST sont précieuses au-delà de leur beauté époustouflante. Ce trésor de données permettra aux scientifiques de se plonger dans les conditions souvent désordonnées et chaotiques qui accompagnent la formation des étoiles.
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« Ces images sont tellement détaillées que nous les examinerons pendant de nombreuses années. Les données sont incroyables et serviront de référence pour la recherche en astrophysique pendant des décennies à venir », a déclaré Els Peeters, astrophysicienne à l’Université Western et chercheuse principale du PDRs4All, dans un communiqué. . « Jusqu’à présent, nous n’avons exploré qu’une infime fraction des données, ce qui a déjà abouti à plusieurs découvertes surprenantes et majeures. »
La naissance des étoiles est compliquée dans la nébuleuse d’Orion
La formation d’étoiles se produit lorsque des zones trop denses dans de gigantesques nuages de gaz et de poussière s’effondrent sous leur propre gravité. Cela forme une « protoétoile » enveloppée dans un cocon natal de gaz et de poussière laissés par sa formation.
Les protoétoiles continuent de rassembler de la matière dans leur enveloppe natale jusqu’à ce qu’elles aient rassemblé suffisamment de masse pour déclencher la fusion nucléaire de l’hydrogène en hélium dans leur noyau. Ce processus définit une étoile de la séquence principale comme notre Soleil, qui aura subi ce processus il y a environ 4,6 milliards d’années.
La situation est cependant plus compliquée qu’il n’y paraît au premier abord, car ces zones trop denses n’ont pas toutes la même taille ou la même masse, et elles ne s’effondrent pas toutes en même temps.
« Le processus de formation des étoiles est compliqué parce que les régions de formation d’étoiles contiennent des étoiles de masses variables à différents stades de leur développement tout en étant encore intégrées dans leur nuage natal et parce que de nombreux processus physiques et chimiques différents sont en jeu et s’influencent mutuellement », a déclaré Peeters. .
L’un des aspects les plus importants de la compréhension des gaz et des poussières entre les étoiles ou « milieu interstellaire » à partir desquels d’autres étoiles sont créées est la physique des régions de photo-dissociation ou « PDR » (le PDR dans PDRs4All). La chimie et la physique des PDR sont déterminées par la façon dont le rayonnement ultraviolet des jeunes étoiles chaudes interagit avec les gaz et la poussière.
Dans la nébuleuse d’Orion, ce bombardement de radiations crée des structures comme la barre d’Orion, qui est essentiellement le bord d’une grande bulle creusée par certaines des étoiles massives qui alimentent la nébuleuse.
« Les mêmes détails structurels qui donnent à ces images leur attrait esthétique révèlent une structure plus complexe que ce que nous pensions initialement – avec des gaz et de la poussière au premier plan et à l’arrière-plan rendant l’analyse un peu plus difficile », a déclaré Emile Habart, membre de l’équipe PDRs4All de l’Université de Paris-Saclay. . « Mais ces images sont d’une telle qualité que nous pouvons bien séparer ces régions et révéler que le bord de la barre d’Orion est très raide, comme un immense mur, comme le prédisent les théories. »
Le JWST a permis aux chercheurs non seulement de voir la structure de la barre Orion comme jamais auparavant, mais le spectre de la lumière de la barre Orion leur a également permis de déterminer comment sa composition chimique varie à travers elle. Cela est possible parce que les éléments chimiques absorbent et émettent de la lumière à des longueurs d’onde caractéristiques, laissant leurs empreintes digitales sur le spectre de la lumière traversant les gaz et la poussière.
Cela a permis de révéler la composition chimique à grande échelle de M42, permettant à l’équipe PDRs4All de voir comment la température, la densité et l’intensité du champ de rayonnement changent à travers la nébuleuse d’Orion.
La détection de plus de 600 empreintes chimiques dans le spectre de la nébuleuse d’Orion au cours de cette enquête pourrait considérablement améliorer les modèles de PDR.
« L’ensemble de données spectroscopiques couvre une zone du ciel beaucoup plus petite que les images, mais il contient beaucoup plus d’informations », a déclaré Peeters. « Une image vaut mille mots, mais nous, astronomes, disons en plaisantant à moitié qu’un spectre vaut mille images. »
Le télescope spatial James Webb laisse les autres télescopes dans la poussière
L’équipe PDRs4All s’est également attaquée à un problème de longue date lié aux observations précédentes de la nébuleuse d’Orion, à savoir une forte variation des émissions de poussière dans la barre d’Orion, dont l’origine ne pouvait être expliquée. Cette enquête a révélé que cette variation d’émission était le résultat d’un processus destructeur de l’étincelle d’Orion Bar par le rayonnement de jeunes étoiles massives.
« Les données hyperspectrales JWST contiennent tellement plus d’informations que les observations précédentes qu’elles indiquent clairement que l’atténuation du rayonnement par la poussière et la destruction efficace des plus petites particules de poussière sont la cause sous-jacente de ces variations », membre de l’équipe et de l’Institut d’Astrophysique. » a déclaré Meriem El Yajouri, chercheuse postdoctorale spatiale.
L’équipe PDRs4All a également pu découvrir des détails sur les émissions de la nébuleuse d’Orion qui proviennent de grosses molécules carbonées connues sous le nom d’hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). Il s’agit de l’un des plus grands réservoirs de matériaux à base de carbone du cosmos, censés représenter jusqu’à 20 % du carbone de l’univers.
Parce que la seule vie dans le cosmos dont nous avons connaissance est basée sur le carbone, l’étude des HAP est extrêmement pertinente pour notre compréhension de l’existence de la vie sur les planètes qui se forment autour de jeunes étoiles.
« Nous étudions ce qui arrive aux molécules carbonées bien avant que le carbone ne pénètre dans notre corps », a ajouté Cami.
Les molécules HAP durent longtemps en raison de leur robustesse et de leur résilience. Leurs émissions sont brillantes et le JWST est capable de les utiliser pour déterminer que même avec la résistance des HAP, la lumière ultraviolette des jeunes étoiles peut modifier ces émissions.
« C’est vraiment un embarras de richesse », a déclaré Peeters. « Même si l’on pense que ces grosses molécules sont très robustes, nous avons constaté que le rayonnement UV modifie les propriétés globales des molécules à l’origine de l’émission. »
Cela a révélé que le rayonnement ultraviolet brise les molécules de carbone plus petites tandis que les émissions des molécules plus grosses sont modifiées. Ces effets sont observés à différents extrêmes dans les nébuleuses d’Orion, passant d’environnements protégés à des régions plus exposées.
« Ce qui rend l’Orion Bar vraiment unique, c’est sa géométrie de pointe, qui nous offre un siège au bord du ring pour étudier dans les moindres détails les différents processus physiques et chimiques qui se produisent lorsque nous passons de la région ionisée très exposée et dure à la région beaucoup plus exposée. des régions protégées où des gaz moléculaires peuvent se former », a déclaré Jan Cami, membre de l’équipe PDRs4All et chercheur à l’Université Western.
L’utilisation de l’apprentissage automatique pour évaluer les HAP a révélé que même lorsque la lumière ultraviolette ne décompose pas ces molécules, elle peut modifier leur structure.
« Ces articles révèlent une sorte de survie du plus fort au niveau moléculaire dans les environnements les plus difficiles de l’espace », a conclu Cami.
Les recherches de l’équipe sont publiées dans une série de six articles dans la revue Astronomy & Astrophysics.