La NASA et l’ESA viennent de dévoiler de nouvelles images prises par le caméra proche infrarougecaméra proche infrarouge (NIRCam) du télescope spatial James-Webb dans un communiqué de presse qui accompagne une publication dans Le journal d’astrophysique. Il s’agit d’un phénomène étonnant que le JWSTJWST découvert en étudiant une région de formation d’étoiles dans la Voie Lactée, connue sous le nom de nébuleusenébuleuse du Serpent, plus précisément dans la partie nord de cette jeune région contenant protoétoilesprotoétoiles en pleine croissance et même ceux qui sont déjà devenus des stars du monde séquence principaleséquence principalecomme disent les gens astrophysiciensastrophysiciens dans leur jargon – c’est-à-dire dont le noyau est devenu suffisamment chaud pour permettre des réactions thermonucléaires de fusionnementfusionnement viennent de commencer récemment.
On sait que ces jeunes objets observés ailleurs dans notre GalaxieGalaxie produire des jets bipolaires de matièrematière mais, curieusement, dans les observations du JWST, nous voyons maintenant dans la région nord de la Nébuleuse du Serpent que plusieurs de ces jets sont presque parallèles.
Une énigme pour la cosmogonie stellaire ?
En fait, c’est la première observation d’une des prédictions de la théorie moderne de la naissance des étoiles et disques protoplanétairesdisques protoplanétaires les entourant. Ce phénomène n’est donc pas vraiment une surprise. Nous ne le découvrons qu’aujourd’hui, car NIRCam permet des observations à résolutionsrésolutions jamais vu auparavant dans le proche infrarouge, révélant des détails plus fins et plus petits qu’auparavant avec d’autres télescopes spatiaux, par exemple le défunt Spitzer.
Pour comprendre de quoi il s’agit, quelques rappels de cosmogonie planétaire s’imposent. Les premières ébauches d’une théorie scientifique moderne sur ce sujet sont dues à Kant et Laplace.
Selon eux, le Système solaireSystème solaire vient dueffondrementeffondrement d’un nuagenuage de gazgaz et de la poussière en rotation. Là force centrifugeforce centrifuge perpendiculaire à l’axe de rotation s’opposant à la contraction de ce nuage, il s’aplatit formant ainsi un disque protoplanétaire où la poussière s’agglomère en cailloux qui, eux-mêmes, finiront par former embryonsembryons de planètes – pour faire court. Le scénario s’est considérablement affiné au cours de la seconde moitié du XXe siècle.e siècle et début du 21èmee.
Sean Raymond, astrophysicien au Laboratoire d’Astrophysique de Bordeaux, nous parle de la formation du Système Solaire selon le scénario standard par accrétion de planétésimaux donnant naissance à des embryons planétaires. © Idées en science
Un des points clés à garder à l’esprit : l’une des lois fondamentales de La mécanique de NewtonLa mécanique de Newtonce qu’on appelle la conservation de moment cinématographiquemoment cinématographique. Lorsqu’un corps en rotation se contracte, comme un patineur réunissant ses bras, cela entraîne une augmentation de sa force. vitesse de rotationvitesse de rotation et vice versa.
Dans le cas d SoleilSoleilcelui-ci, qui contient pourtant la majorité des massemasse du système solaire, tourne beaucoup plus lentement que prévu. Il existait donc un mécanisme qui éjectait une partie du moment cinétique initial du nuage protosolaire.
Nous avons des théories sur les mécanismes impliqués. D’abord, en se contractant comme un gaz comprimé, ce nuage s’échauffe au point qu’une partie de la matière soit ionisée, produisant ainsi courants électriquescourants électriquesalors champs magnétiqueschamps magnétiques. Le nuage lui-même a dû les contenir initialement car nous savons que notre Voie lactée en est recouverte.
Un filament magnétisé où naissent les étoiles
Les calculs et simulations montrent alors que les champs magnétiques influencent non seulement la contraction du nuage, mais aussi sa rotation et donc finalement celle d’une protoétoile se formant en son noyau par effondrement gravitationnel. On retrouve alors des lignes de champ magnétique en relation avec le mouvementsmouvements de la matière, par exemple celle de la rotation du disque protoplanétaire et de sa jeune étoile en ralentissant sa rotation. Cependant, le moment cinétique doit toujours être dissipé, et c’est ce que fera l’apparition d’un jet bipolaire, entraînant la matière en mouvement tourbillonnant autour de l’axe des jets.
Cette vidéo agrandie montre la position relative de la nébuleuse du Serpent dans le ciel. Cela commence par une photo prise au sol par le regretté astrophotographe Akira Fujii, puis passe à une image du Enquête sur le ciel numérisé. Ensuite, une image du télescope spatial Spitzer de la NASA apparaît, et enfin la vidéo arrive à l’image du Serpent prise par le télescope spatial James Webb de la NASA, ESA, CSA. © NASA, ESA, CSA, A. Pagan (STScI) Remerciements : Akira Fujii, Digitized Sky Survey, Télescope spatial Spitzer
Alors que jusqu’à présent nous n’avions observé que des étoiles en cours de formation provenant presque en même temps d’un nuage de matière s’effondrant et se fragmentant en étoiles individuelles ou formant de multiples systèmes, il était prédit que l’état de rotation de la matière à une plus petite échelle dans ce nuage pourrait conduire à des groupes d’étoiles dont les axes de rotation étaient quasiment parallèles.
Dans les observations du JWST, nous voyons également que les étoiles à jets bipolaires parallèles sont également alignées avec l’axe d’un filament de gaz et de poussière contenant la région de formation d’étoiles de la nébuleuse du Serpent, son axe étant même déterminé par les lignes de champ magnétique.
Pour les astrophysiciens, c’est finalement la première preuve que des étoiles nées en même temps dans un nuage de matière peuvent effectivement, comme le prédisent les modèles, avoir des axes de rotation fixés par la rotation globale du nuage. , qui est également lié aux champs magnétiques galactiques.
La nébuleuse du Serpent observée
La Nébuleuse du Serpent n’a qu’un ou deux millions d’années, ce qui est très jeune en termes cosmiques. Elle héberge également au centre de cette image un amas particulièrement dense d’étoiles nouvellement formées (âgées d’environ 100 000 ans), dont certaines atteindront à terme la masse de notre Soleil.
Le Serpent est une nébuleuse par réflexion, ce qui signifie que c’est un nuage de gaz et de poussière qui ne crée pas de son propre lumièrelumièremais brille en réfléchissant la lumière des étoiles proches ou de la nébuleuse.
Ainsi, dans toute la région de cette image, des filaments et des tourbillons de différentes teintes représentent la lumière des étoiles réfléchie par les protoétoiles encore en formation dans le nuage. Par endroits, il y a de la poussière devant ce reflet, qui apparaît ici dans une teinte orange diffuse.
Cette région a été le théâtre d’autres découvertes fortuites, notamment l’ombre du chauve sourischauve souris qui bat, et qui doit son nom aux observations de 2020 de Le télescope spatial HubbleLe télescope spatial Hubble de la NASA-ESA, qui a révélé qu’il « battait » ou bougeait. Cette fonctionnalité est visible au centre de l’image de Webb.
Un résumé de la découverte. © NASA, ESA, CSA, STScI, K. Pontoppidan (Laboratoire de propulsion à réaction de la NASA), J. Green (Institut scientifique du télescope spatial)
