James Webb Space Telescope, données : 2024 janvier / juin
Webb capture l’image d’un amas massif en train de naître
ESA 2024 01 23
Cette image du télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA présente une région H II dans le Grand Nuage de Magellan (LMC), une galaxie satellite de notre Voie Lactée. Cette nébuleuse, connue sous le nom de N79, est une région d’hydrogène atomique interstellaire ionisée, capturée ici par l’instrument Mid-InfraRed de Webb (MIRI).
N79 est un complexe massif de formation d’étoiles s’étendant sur environ 1.630 années-lumière dans la région sud-ouest généralement inexplorée du LMC. N79 est généralement considéré comme une version plus jeune de 30 Doradus (également connue sous le nom de nébuleuse de la Tarentule), une autre des cibles récentes de Webb. Les recherches suggèrent que N79 a une efficacité de formation d’étoiles supérieure d’un facteur deux à celle de 30 Doradus au cours des 500.000 dernières années.
Cette image particulière est centrée sur l’un des trois complexes de nuages moléculaires géants, surnommé N79 Sud (S1 en abrégé). Le motif distinctif en « étoile » entourant cet objet brillant est une série de pointes de diffraction. Tous les télescopes qui utilisent un miroir pour collecter la lumière, comme le fait Webb, possèdent cette forme d’artefact qui découle de la conception du télescope. Dans le cas de Webb, les six plus grandes pointes d’étoiles apparaissent en raison de la symétrie hexagonale des 18 segments du miroir primaire de Webb. De tels motifs ne sont visibles qu’autour d’objets compacts et très lumineux, où toute la lumière provient du même endroit. La plupart des galaxies, même si elles semblent très petites à nos yeux, sont plus sombres et plus étendues qu’une seule étoile et ne présentent donc pas ce motif.
Aux longueurs d’onde de lumière plus longues capturées par MIRI, la vue de Webb de N79 met en valeur les gaz et la poussière incandescents de la région. En effet, la lumière, dans l’infrarouge moyen, est capable de révéler ce qui se passe plus profondément à l’intérieur des nuages (alors que des longueurs d’onde de lumière plus courtes seraient absorbées ou dispersées par les grains de poussière dans la nébuleuse). Certaines protoétoiles encore intégrées apparaissent également dans ce champ.
De telles régions de formation d’étoiles intéressent les astronomes car leur composition chimique est similaire à celle des gigantesques régions de formation d’étoiles observées lorsque l’Univers n’avait que quelques milliards d’années et que la formation d’étoiles était à son apogée. Les régions de formation d’étoiles de notre galaxie, la Voie lactée, ne produisent pas d’étoiles au même rythme effréné que N79 et ont une composition chimique différente. Webb offre désormais aux astronomes la possibilité de comparer et de contraster les observations de la formation d’étoiles dans N79 avec les observations approfondies du télescope sur les galaxies lointaines de l’Univers primitif.
Ces observations de N79 font partie d’un programme Webb qui étudie l’évolution des disques circumstellaires et des enveloppes des étoiles en formation sur une large plage de masse et à différents stades d’évolution. La sensibilité de Webb permettra aux scientifiques de détecter pour la première fois les disques de poussière formant des planètes autour d’étoiles de masse similaire à celle de notre Soleil à la distance du LMC.
Cette image comprend une lumière de 7,7 microns affichée en bleu, 10 microns en cyan, 15 microns en jaune et 21 microns en rouge (filtres 770 W, 1.000 W, 1.500 W et 2.100 W, respectivement).
Description de l’image : Une jeune étoile brillante dans une nébuleuse colorée. L’étoile est identifiable comme le point le plus brillant de l’image, entourée de six grands rayons de lumière qui traversent l’image. Un certain nombre d’autres points lumineux peuvent également être observés dans les nuages, qui sont représentés de manière très détaillée sous forme de couches de mèches colorées.
Traduction : Olivier Sabbagh
Mosaïque d’images PHANGS
ESA 2024 01 29
Cette collection de 19 galaxies spirales visibles grâce au télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA dans une lumière infrarouge proche et moyen est à la fois bouleversante et impressionnante. La NIRCam (Near-Infrared Camera) de Webb a capturé des millions d’étoiles dans ces images. Les étoiles plus anciennes apparaissent ici en bleu et sont regroupées au cœur des galaxies. Les observations MIRI (Mid-Infrared Instrument) du télescope mettent en évidence la poussière rougeoyante, montrant où elle existe autour et entre les étoiles – apparaissant dans des tons de rouge et d’orange. Les étoiles qui ne sont pas encore complètement formées et qui sont enfermées dans du gaz et de la poussière apparaissent en rouge vif.
Les images haute résolution de Webb sont les premières à montrer de grandes coquilles sphériques dans le gaz et la poussière avec des détails aussi exquis. Ces trous pourraient avoir été créés par des étoiles qui ont explosé et creusé des régions géantes dans la matière interstellaire.
Un autre détail qui attire l’attention ? Plusieurs noyaux de galaxies sont inondés de pointes de diffraction roses et rouges. Ce sont des signes clairs que ces galaxies peuvent avoir des trous noirs supermassifs actifs centraux ou des amas d’étoiles centraux.
Ces galaxies spirales constituent le premier grand lot de contributions de Webb au programme PHANGS (Physics at High Angular resolution in Near Near GalaxieS), qui comprend des images et des données existantes du télescope spatial Hubble de la NASA/ESA, l’explorateur spectroscopique multi-unités du Very Large Telescope (MUSE) et le réseau Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Grâce aux images de Webb, les chercheurs peuvent désormais examiner ces galaxies en lumière ultraviolette, visible, infrarouge et radio.
Apprenez-en davantage sur ce que l’on peut voir dans cette vaste collection d’images Webb ici.
Description de l’image : Dix-neuf images Webb de galaxies spirales de face sont combinées dans une mosaïque, certaines dans des carrés et d’autres dans des rectangles horizontaux ou verticaux. Les bras spiraux des galaxies apparaissent dans des tons d’orange et beaucoup de leurs centres présentent des brumes bleu clair.
Traduction : Olivier Sabbagh
Une émission d’argon dans SN1987A
ESA 2024 02 22
Le télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA a observé la meilleure preuve à ce jour de l’émission d’une étoile à neutrons sur le site d’une supernova bien connue et récemment observée. La supernova, connue sous le nom de SN 1987A, s’est produite à 168.000 années-lumière de la Terre, dans le Grand Nuage de Magellan.
À gauche : image NIRCam (Near-Infrared Camera) 2023 de Webb de SN 1987A qui met en évidence la structure centrale de l’objet, s’étendant à plusieurs milliers de km/s. La région bleue est la partie la plus dense des éjectas agglomérés, contenant des éléments lourds comme le carbone, l’oxygène, le magnésium et le fer, ainsi que de la poussière. Cet « anneau de perles » brillant est le résultat de la collision de l’éjecta avec un anneau de gaz éjecté environ 20.000 ans avant l’explosion. On trouve désormais des taches même à l’extérieur de l’anneau, avec une émission diffuse qui l’entoure. Ce sont les emplacements des chocs de supernova frappant davantage de matériaux extérieurs à l’étoile progénitrice. Les éjectas externes sont désormais éclairés par les rayons X issus de la collision, tandis que les éjectas internes sont alimentés principalement par la radioactivité et un objet compact putatif.
À droite : Une équipe internationale d’astronomes a utilisé deux des instruments de Webb pour étudier les émissions du cœur de SN 1987A. L’image du haut présente les données du mode MRS (Spectrograph à résolution moyenne) de Webb de l’instrument MIRI (Mid-InfraRed Instrument). L’image du bas représente les données du NIRSpec (spectrographe proche infrarouge) de Webb à des longueurs d’onde plus courtes. L’analyse spectrale des résultats MIRI a montré un signal fort dû à l’argon ionisé provenant du centre du matériau éjecté qui entoure le site d’origine de SN 1987A. Les données NIRSpec ont trouvé des espèces chimiques encore plus fortement ionisées, en particulier de l’argon cinq fois ionisé (c’est-à-dire des atomes d’argon qui ont perdu cinq de leurs 18 électrons). De faibles raies de soufre ionisé ont également été détectées avec MIRI. Cela a indiqué à l’équipe scientifique qu’il existe une source de rayonnement de haute énergie au centre du reste de SN 1987A, illuminant une région presque ponctuelle au centre. On pense que la source la plus probable est une étoile à neutrons nouvellement née.
CREDIT : NASA, ESA, CSA, and C. Fransson (Stockholm University), M. Matsuura (Cardiff University), M. J. Barlow (University College London), P. J. Kavanagh (Maynooth University), J. Larsson (KTH Royal Institute of Technology).
Traduction : Olivier Sabbagh
Une cicatrice métallique découverte sur une étoile cannibale
ESO 2024 02 26
Cette vue d’artiste montre la naine blanche magnétique WD 0816-310, à la surface de laquelle les astronomes ont découvert une cicatrice due à l’ingestion de débris planétaires.Lorsque des objets tels que des planètes ou des astéroïdes s’approchent de la naine blanche, ils sont disloqués et forment un disque de débris autour de l’étoile morte. Une partie de ces débris peut être dévorée par la naine, laissant des traces de certains éléments chimiques à sa surface.
Grâce au Very Large Telescope de l’ESO, les astronomes ont constaté que la signature de ces éléments chimiques changeait périodiquement en fonction de la rotation de l’étoile, tout comme le champ magnétique. Cela indique que les champs magnétiques ont attiré ces éléments sur l’étoile, les concentrant aux pôles magnétiques et formant la cicatrice que l’on voit ici.
Crédit: ESO/L. Calçada
Lorsqu’une étoile comme notre Soleil arrive en fin de vie, elle peut absorber les planètes et les astéroïdes qui l’entourent et qui sont nés avec elle. Aujourd’hui, grâce au Very Large Telescope (VLT) de l’Observatoire Européen Austral au Chili, des chercheurs ont découvert pour la première fois une signature unique de ce processus : une cicatrice imprimée sur la surface d’une naine blanche. Cette recherche a été présentée dans un article intitulé « Découverte d’une accrétion de métaux guidée magnétiquement sur une naine blanche polluée » à paraître dans The Astrophysical Journal Letters (doi:10.3847/2041-8213/ad2619).
« Il est bien connu que certaines naines blanches – les restes d’étoiles comme notre soleil qui se refroidissent lentement – cannibalisent des morceaux de leur système planétaire. Nous venons de découvrir que le champ magnétique de l’étoile joue un rôle clé dans ce processus, qui se traduit par une cicatrice à la surface de la naine blanche », explique Stefano Bagnulo, astronome à l’Armagh Observatory and Planetarium, en Irlande du Nord (Royaume-Uni), et auteur principal de l’étude.
La cicatrice observée par l’équipe est une concentration de métaux imprimés sur la surface de la naine blanche WD 0816-310, vestige de la taille de la Terre d’une étoile similaire à notre Soleil, mais un peu plus grande. « Nous avons démontré que ces métaux proviennent d’un fragment planétaire aussi grand, voire plus grand, que Vesta, qui mesure environ 500 kilomètres de diamètre et qui est le deuxième plus grand astéroïde du système solaire », explique Jay Farihi, professeur à l’University College London (Royaume-Uni) et coauteur de l’étude.
Les observations ont également fourni des indices sur la manière dont l’étoile a hérité de sa cicatrice métallique. L’équipe a remarqué que la force de la détection des métaux changeait au fur et à mesure que l’étoile tournait, ce qui suggère que les métaux sont concentrés sur une zone spécifique de la surface de la naine blanche, plutôt qu’uniformément répartis sur celle-ci. Ils ont également constaté que ces changements étaient synchronisés avec les variations du champ magnétique de la naine blanche, ce qui indique que cette cicatrice métallique est située sur l’un de ses pôles magnétiques. Ces indices indiquent que le champ magnétique a attiré des métaux sur l’étoile, créant ainsi la cicatrice [1].
« Il est surprenant de constater que le matériau n’était pas uniformément mélangé à la surface de l’étoile, comme le prévoyait la théorie. Au contraire, cette cicatrice est une plaque concentrée de matériau planétaire, maintenue en place par le même champ magnétique qui a guidé les fragments en fusion », explique le coauteur John Landstreet, professeur à l’université Western, au Canada, qui est également affilié à l’Armagh Observatory and Planetarium. « Rien de tel n’a été observé auparavant ».
Pour parvenir à ces conclusions, l’équipe a utilisé un instrument du VLT appelé FORS2, qui leur a permis de détecter la cicatrice métallique et de la relier au champ magnétique de l’étoile. « L’ESO dispose de la combinaison unique de capacités nécessaires pour observer des objets peu lumineux tels que les naines blanches et pour mesurer de manière sensible les champs magnétiques stellaires », explique Stefano Bagnulo. Dans son étude, l’équipe s’est également appuyée sur les données d’archives de l’instrument X-shooter du VLT pour confirmer ses résultats.
En exploitant la puissance de ce type d’observations, les astronomes peuvent révéler la composition des exoplanètes, c’est-à-dire des planètes en orbite autour d’autres étoiles en dehors du système solaire. Cette étude unique montre également que les systèmes planétaires peuvent rester dynamiques, même après leur « mort ».
Notes
[1] Les astronomes ont déjà observé de nombreuses naines blanches polluées par des métaux dispersés à la surface de l’étoile. On sait que ces métaux proviennent de planètes ou d’astéroïdes disloqués qui s’approchent trop près de l’étoile, en suivant des orbites semblables à celles des comètes dans notre système solaire. Toutefois, dans le cas de WD 0816-310, l’équipe est convaincue que la matière volatilisée a été ionisée et guidée vers les pôles magnétiques par le champ magnétique de la naine blanche. Ce processus présente des similitudes avec la formation des aurores sur Terre et sur Jupiter.
NDT : Je n’ai pas la moindre idée de l’endroit où se trouve cette naine blanche WD 0816-310 et je n’ai trouvé nulle part une quelconque piste…. De toutes façons elle doit être invisible par nos instruments.
Un trésor galactique
ESA 2024 02 27
Description de l’image : Une galaxie spirale barrée sur un fond sombre et presque vide. La galaxie entière brille d’une lumière pâle, en particulier le long de la barre galactique qui traverse le noyau galactique de haut en bas. Il est parsemé de petites étoiles. Le centre est entouré de riches nuages de gaz chauds et de poussière le long des bras. Les bras sont lâchement enroulés et un peu déchiquetés, et contiennent quelques régions de formation d’étoiles qui brillent vivement.
Cette image présente la galaxie spirale barrée NGC 1559 vue par le télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA. La galaxie abrite une région centrale visible avec un motif ouvert distinct dans les bras spiraux faiblement enroulés. NGC 1559 réside à environ 35 millions d’années-lumière dans la constellation méridionale peu observée du Réticule.
Les données présentées dans ce portrait utilisent deux des instruments de Webb : l’instrument Mid-InfraRed (MIRI) et la caméra Near-InfraRed (NIRCam). Ici, MIRI capture la lueur des grains de poussière interstellaire, qui tracent le milieu interstellaire, le carburant de la future formation des étoiles. NIRCam montre la lumière des étoiles, même des jeunes étoiles cachées derrière d’énormes quantités de poussière. NIRCam capture également les émissions des nébuleuses ionisées autour des jeunes étoiles.
Les données ont été collectées par l’équipe PHANGS dans le cadre d’un programme d’observation dans lequel Webb observera 55 galaxies qui ont également été cartographiées par le radiotélescope Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), le télescope spatial Hubble NASA/ESA et plus encore. En combinant la vue sans précédent de Webb sur la poussière et les étoiles avec les données de ces autres installations, l’équipe vise à obtenir une nouvelle vue très détaillée de la façon dont les étoiles naissent, vivent et meurent dans les galaxies de l’Univers. Il s’agit également d’un programme du Trésor, ce qui signifie que les données n’auront pas de période d’accès exclusive et que la communauté scientifique (et d’autres, y compris le grand public) pourront accéder immédiatement aux données. Cela présente l’avantage de permettre d’effectuer plus de recherches plus rapidement avec les données.
NGC 1559 possède des bras spiraux massifs qui regorgent de formations d’étoiles et s’éloigne de nous à une vitesse d’environ 1.300 kilomètres par seconde. Bien que NGC 1559 semble se trouver à proximité de l’un de nos plus proches voisins dans le ciel – le Grand Nuage de Magellan (LMC) – ce n’est qu’une astuce de perspective. En réalité, NGC 1559 est physiquement loin du LMC dans l’espace ; en fait, c’est vraiment un solitaire, dépourvu de la compagnie des galaxies proches et de l’appartenance à un amas de galaxies.
NGC 1559 est peut-être seul dans l’espace, mais avec Webb nous l’admirons de loin.
Traduction : Olivier Sabbagh
NDT : Wikipedia : NGC 1559 est une galaxie spirale barrée située dans la constellation du Réticule. Sa vitesse par rapport au fond diffus cosmologique est de 1 305 ± 4 km/s, ce qui correspond à une distance de Hubble de 19,2 ± 1,4 Mpc (∼62,6 millions d’al). Elle a été découverte par l’astronome écossais James Dunlop en 1826. NGC 1559 a été utilisée par Gérard de Vaucouleurs comme une galaxie de type morphologique SA(rl)0+ dans son atlas des galaxies. La classe de luminosité de NGC 1558 est III-IV et elle présente une large raie HI.
À ce jour, 33 mesures non basées sur le décalage vers le rouge (redshift) donnent une distance de 14,942 ± 3,841 Mpc (∼48,7 millions d’al), ce qui est à l’intérieur des valeurs de la distance de Hubble. Notons cependant que c’est avec la valeur moyenne des mesures indépendantes, lorsqu’elles existent, que la base de données NASA/IPAC calcule le diamètre d’une galaxie et qu’en conséquence le diamètre de NGC 1559 pourrait être d’environ 29,8 kpc (∼97 200 al) si on utilisait la distance de Hubble pour le calculer.
Description
On pensait que NGC 1559 était un membre du groupe de la Dorade, mais des observations subséquentes ont montré qu’elle n’appartient à aucun groupe et qu’il n’y a pas de galaxies à proximité. NGC 1559 est donc une galaxie du champ, c’est-à-dire qu’elle n’appartient pas à un amas et qu’elle est donc gravitationnellement isolée. NGC 1559 présente une courte barre orientée d’est en ouest dont la longueur fait environ 40′′. Cette barre et ses bras spiraux sont la source de très fortes émissions d’ondes radio.
Supernovæ
Quatre supernovæ ont été découvertes dans NGC 1559 : SN 1984J, SN 1986L, SN 2005df et SN 2009ib.
SN 1984J
Cette supernova a été découverte le 27 juillet par l’astronome amateur Robert Evans. Cette supernova était de type II.
SN 1986L
Cette supernova a aussi été découverte par Robert Evans le 7 octobre. Cette supernova était de type II.
SN 2005df
Une supernova de type Ia dans la galaxie NGC 1559 a aussi été découverte par Robert Evans tôt dans la matinée du 4 août 2005. Le 6 août, la magnitude apparente de cette supernova était de 13,4 et elle a atteint le maximum de son éclat le 14 septembre avec une magnitude de 12,3. Une étude du spectre de la supernova dans le proche infrarouge, réalisée entre le 200e jour et le 400e jour après l’explosion, a permis de déterminer la densité de la naine blanche à l’origine de l’explosion. La valeur de cette densité (0,9 ± 0,2 g/cm3) est consistante avec celle d’une naine blanche de masse égale à 1,313±0,034 masse solaire, une masse proche de la limite de Chandrasekhar. Les résultats suggèrent que la compagne nourricière de la naine blanche n’était pas une étoile de la séquence principale brulant de l’hydrogène, mais plutôt une étoile fusionnant de l’hélium ou même une naine blanche éclatée par la force de marée.
SN 2009ib
Cette supernova a été découverte le 6 août par une équipe d’astronomes dans le cadre du programme de recherche de supernovas CHASE (CHilean Automatic Supernova sEarch) de l’université du Chili. Cette supernova était de type IIP.
La supernova SN 2005df est visible comme l’étoile brillante juste au-dessus de la galaxie (imageée par le VLT de 8,2 de l’ESO)
Un magnifique portrait de la galaxie spirale barrée et chargée de poussière NGC 1559 par Hubble. Je parcourais les archives et j’ai décidé de faire quelque chose que je ne fais normalement pas : regarder les images disponibles les plus récentes au lieu des plus anciennes et en avant. Immédiatement, j’ai été surpris de voir de nouvelles observations de ce mois-ci et du dernier de cette spirale lumineuse qui n’étaient soumises à aucune période de propriété. Je pensais que presque tout se déroulait sous la période exclusive d’un an, à l’exception des programmes discrétionnaires du réalisateur, mais ce n’est pas quelque chose que j’ai passé beaucoup de temps à régler. Cet ensemble de données contient des longueurs d’onde idéales avec lesquelles travailler pour les personnes intéressées par l’expérience presque « naturelle » de la vision humaine. Bien sûr, aucune galaxie ne ressemblera jamais à cela aux yeux humains, mais la plupart des couleurs ici sont visibles aux yeux humains. Par préférence personnelle, j’ai également choisi d’ajouter les filtres proche infrarouge et proche ultraviolet car ils séparent un peu plus les couleurs, et le filtre infrarouge révèle également davantage de ces galaxies d’arrière-plan lointaines et faibles tout en donnant à la poussière un léger effet de teinte rouge.
Traduction de Wikipedia en anglais : Olivier Sabbagh
L’amas de Pandore (Abell 2744)
ESA 2024 02 28
Description de l’image : Un champ de galaxies bondé sur fond noir, avec une grande étoile qui domine l’image juste à droite du centre. Trois zones sont concentrées avec de plus grandes taches blanches brumeuses à gauche, en bas à droite et en haut à droite au-dessus de l’étoile unique. Entre ces zones se trouvent de nombreuses sources de lumière plus petites ; certains ont également une lueur blanche et brumeuse, tandis que beaucoup d’autres sont rouges ou orange.
Les astronomes estiment que 50.000 sources de lumière proche infrarouge sont représentées sur cette image du télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA. Leur lumière a parcouru différentes distances pour atteindre les détecteurs du télescope, représentant l’immensité de l’espace dans une seule image. Une étoile au premier plan de notre propre galaxie, à droite du centre de l’image, présente les pointes de diffraction distinctives de Webb. Des sources blanches et brillantes entourées d’une lueur brumeuse sont les galaxies de l’amas de Pandore, un conglomérat d’amas de galaxies déjà massives se réunissant pour former un méga amas. La concentration de masse est si grande que le tissu de l’espace-temps est déformé par la gravité, créant une super-loupe naturelle appelée « lentille gravitationnelle » que les astronomes peuvent utiliser pour voir des sources de lumière très éloignées au-delà de l’amas qui seraient autrement indétectables, même pour Webb. Ces sources lentilles apparaissent rouges sur l’image, et souvent sous forme d’arcs allongés déformés par la lentille gravitationnelle. Beaucoup d’entre elles sont des galaxies de l’Univers primitif, dont le contenu est agrandi et étendu pour que les astronomes puissent l’étudier.
Traduction : Olivier Sabbagh
NDT : Wikipedia : Abell 2744, surnommé l’amas de Pandore, est un amas de galaxies situé dans la constellation du Sculpteur. Sa vitesse par rapport au fond diffus cosmologique est de 91 393 ± 92 km/s, ce qui correspond à une distance de Hubble de 1 348,0 ± 94,4 Mpc (∼4,4 milliards d’al).
Caractéristiques
Abell 2744 est un amas en réalité composé d’au moins quatre amas de galaxies plus petits, en cours de fusion depuis environ 350 millions d’années. Cet ensemble s’étale sur environ 4 millions d’années-lumière. La matière des galaxies représente environ 5 % de la masse de l’amas, la matière noire représente près de 75 % de la masse totale de l’amas et les gaz environ 20 %, qui sont tellement chauds qu’ils ne brillent que dans le domaine des rayons X.
Abell 2744 est entouré d’un halo radio. L’amas est également connu pour renfermés divers effets de lentilles gravitationnelles. Selon une étude publiée en 2023 et basée sur des observations du télescope spatial James Webb, Abell 2744 abriterait une collection de près de 10.000 amas globulaires en son sein.
Renato Dupke, un des membres de l’équipe qui a découvert l’amas, a expliqué l’origine du nom dans une interview : « Nous avons surnommé cet amas ” amas de Pandore ” à cause du grand nombre de phénomènes différents et étranges qui ont été déclenchés par la collision ».
Galaxies particulières
Abell 2744 abrite Abell 2744 Y1, l’une des galaxies les plus lointaines jamais observées. L’amas abrite aussi 4 galaxies « méduses », des galaxies déformées par l’effet de pression dynamique lors de leurs passages fulgurants dans la région dense qui est le centre de leur amas galactique. Celles-ci sont tout aussi perturbées par l’évènement de fusion en cours au sein de l’amas.
La lumière interne à l’amas Abell 2744 est artificiellement colorée en bleu. Cette lumière provient de galaxies qui ont été déchirées il y a longtemps par les forces gravitationnelles de l’amas.
Amas de galaxies Abell 2744 – Image tirée des champs profonds de Hubble (7 janvier 2014)
Amas de galaxies Abell 2744 – galaxies extrêmement lointaines révélées par l’effet de lentille gravitationnelle (Hubble 16 octobre 2014)
Congratulations ! Webb trouve de l’éthanol et d’autres ingrédients glacés pour d’autres mondes
ESA 2024 03 13
Description de l’image : Une région d’un nuage moléculaire. Le nuage est dense et brillant près du haut de l’image, comme des nuages roulants, et devient plus sombre et plus vaporeux vers le bas et dans le coin supérieur. Une étoile brillante et plusieurs étoiles plus sombres sont visibles sous forme de points lumineux parmi les nuages. L’image est une exposition unique à laquelle une couleur orange a été attribuée pour des raisons de visibilité.
Une équipe internationale d’astronomes utilisant le télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA a découvert une variété de molécules, allant de molécules relativement simples comme le méthane à des composés complexes comme l’acide acétique et l’éthanol, dans les premiers stades de protoétoiles où les planètes ne se sont pas encore formées. Ce sont des ingrédients clés pour créer des mondes potentiellement habitables.
La présence de molécules organiques complexes (COM) [1] dans la phase solide des protoétoiles a été prédite pour la première fois il y a plusieurs décennies à partir d’expériences en laboratoire, et des détections provisoires de ces molécules ont été effectuées par d’autres télescopes spatiaux. Cela inclut le programme Early Release Science Ice Age de Webb, qui a découvert diverses glaces dans les régions les plus sombres et les plus froides d’un nuage moléculaire mesuré à ce jour.
Désormais, grâce à la résolution spectrale et à la sensibilité sans précédent de l’instrument MIRI de Webb, dans le cadre du programme JOYS+ (James Webb Observations of Young ProtoStars), ces COM ont été identifiées individuellement et confirmées comme étant présentes dans les glaces interstellaires. Cela inclut la détection robuste de l’acétaldéhyde, de l’éthanol (ce que nous appelons l’alcool), du formiate de méthyle et probablement de l’acide acétique (l’acide du vinaigre), dans la phase solide.
« Cette découverte contribue à l’une des questions de longue date en astrochimie », a déclaré Will Rocha, chef d’équipe de l’Université de Leiden aux Pays-Bas. « Quelle est l’origine des COM dans l’espace ? Sont-ils fabriqués en phase gazeuse ou en glace ? ». La détection de COM dans les glaces suggère que les réactions chimiques en phase solide à la surface des grains de poussière froids peuvent créer des types complexes de molécules. Comme plusieurs COM, dont ceux détectés en phase solide dans cette recherche, avaient déjà été détectés en phase gazeuse chaude, on pense désormais qu’ils proviennent de la sublimation des glaces. La sublimation consiste à passer directement d’un solide à un gaz sans devenir liquide. Par conséquent, la détection des COM dans les glaces donne aux astronomes l’espoir de mieux comprendre les origines d’autres molécules encore plus grosses dans l’espace.
Harold Linnartz [2] a dirigé le Laboratoire d’Astrophysique de Leyde pendant de nombreuses années et a coordonné les mesures des données utilisées dans cette étude. Ewine van Dishoeck de l’Université de Leiden, l’une des coordinatrices du programme JOYS+, a partagé : « Harold était particulièrement heureux que dans les missions COM, le travail en laboratoire puisse jouer un rôle important, car il a fallu beaucoup de temps pour en arriver là ».
Les scientifiques souhaitent également explorer dans quelle mesure ces COM sont transportés vers des planètes à des stades beaucoup plus avancés de l’évolution de la protoétoile. Les COM contenus dans les glaces sont transportés plus efficacement vers les disques de formation des planètes que le gaz provenant des nuages. Ces COM glacés peuvent donc être hérités par des comètes et des astéroïdes qui à leur tour peuvent entrer en collision avec des planètes en formation. Dans ce scénario, les COM peuvent être livrés sur ces planètes, fournissant potentiellement les ingrédients nécessaires à l’épanouissement de la vie.
L’équipe scientifique a également détecté des molécules plus simples, notamment du méthane, de l’acide formique (qui rend douloureuse la piqûre des fourmis), du dioxyde de soufre et du formaldéhyde. Le dioxyde de soufre permet notamment à l’équipe d’étudier le bilan de soufre disponible dans les protoétoiles. En outre, il présente un intérêt prébiotique car les recherches existantes suggèrent que les composés contenant du soufre ont joué un rôle important dans les réactions métaboliques sur la Terre primitive. Des ions négatifs ont également été détectés [3] ; ils font partie des sels qui sont cruciaux pour développer davantage de complexité chimique à des températures plus élevées. Cela indique que les glaces pourraient être beaucoup plus complexes et nécessiter des recherches plus approfondies.
Il est particulièrement intéressant de noter que l’une des sources étudiées, IRAS 2A, est caractérisée comme une protoétoile de faible masse. IRAS 2A pourrait donc présenter des similitudes avec les étapes primordiales de notre propre système solaire. Si tel est le cas, les espèces chimiques identifiées dans cette source étaient probablement présentes dès les premiers stades de développement de notre système solaire et ont ensuite été livrées à la Terre primitive.
« Toutes ces molécules peuvent faire partie des comètes et des astéroïdes et éventuellement de nouveaux systèmes planétaires lorsque la matière glacée est transportée vers les disques de formation des planètes à mesure que le système protostellaire évolue », a déclaré van Dishoeck. « Nous sommes impatients de suivre étape par étape cette piste astrochimique avec davantage de données Webb dans les années à venir ».
D’autres travaux récents de Pooneh Nazari de l’Observatoire de Leiden suscitent également l’espoir des astronomes de découvrir davantage de complexité dans les glaces, suite aux détections provisoires de cyanure de méthyle et de cyanure d’éthyle à partir des données Webb NIRSpec. Nazari déclare : « Il est impressionnant de voir comment Webb nous permet désormais d’approfondir la chimie de la glace jusqu’au niveau des cyanures, des ingrédients importants dans la chimie prébiotique ».
Remarques
[1] Une molécule est une particule composée de deux ou plusieurs atomes maintenus ensemble par des liaisons chimiques. Une molécule organique complexe est une molécule comportant plusieurs atomes de carbone.
[2] Ces résultats sont dédiés au professeur Harold Linnartz, membre de l’équipe, décédé subitement en décembre 2023, peu de temps après l’acceptation de cet article. Linnartz a apporté des contributions significatives à l’étude des molécules gazeuses et glacées dans l’espace. Il était directeur du laboratoire d’astrophysique de Leyde et de nombreux spectres en phase glace de molécules simples et complexes utilisés dans cette recherche ont été collectés par des étudiants sous sa supervision. Linnartz était ravi de la qualité des données Webb et de l’importance de ces résultats pour l’astrochimie.
[3] Un ion est un atome ou une molécule qui possède une charge électrique globale, résultant d’un excès ou d’un déficit du nombre d’électrons négatifs par rapport au nombre de protons positifs dans l’ion. Un ion négatif est un ion avec une charge nette négative (donc un surplus d’électrons).
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Ces observations ont été réalisées dans le cadre du programme JOYS+ (James Webb Observations of Young ProtoStars), coordonné par Ewine van Dishoeck de l’Université de Leiden aux Pays-Bas et Michael Ressler du Jet Propulsion Laboratory de la NASA. La recherche a été dirigée par l’Université Will Rocha Leiden. Les études sur les cyanates ont été réalisées dans le cadre du programme IPA (Investigating Protostellar Accretion), coordonné par Tom Megeath de l’Université de Tolède.
Traduction : Olivier Sabbagh
Une double explosion d’étoiles dans I Zwicky 18
ESA 2024 03 26
Description de l’image : De nombreuses petites galaxies sont dispersées sur un fond noir : principalement des galaxies spirales blanches, de forme ovale et rouges. L’image est dominée par une galaxie naine irrégulière, qui héberge en son cœur une région brillante d’étoiles blanches et bleues qui apparaissent comme deux lobes distincts. Cette région est entourée de filaments poussiéreux bruns.
Le télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA a capturé une vue spectaculaire de la galaxie I Zwicky 18 (I Zw 18) sur cette nouvelle image. La galaxie a été identifiée pour la première fois par l’astronome suisse Fritz Zwicky dans les années 1930 et se trouve à environ 59 millions d’années-lumière de la Terre.
Cette galaxie a connu plusieurs explosions soudaines de formation d’étoiles. Cette galaxie est typique des types de galaxies qui habitaient l’Univers primitif et elle est classée comme une galaxie naine irrégulière (beaucoup plus petite que notre Voie Lactée).
Deux régions majeures d’étoiles sont intégrées au cœur de la galaxie. Les filaments bruns vaporeux entourant la région centrale de l’explosion stellaire sont des bulles de gaz qui ont été chauffées par les vents stellaires et le rayonnement ultraviolet intense libéré par les jeunes étoiles chaudes. Une galaxie compagne réside à proximité de la galaxie naine, visible au bas de l’image à champ plus large. Le compagnon pourrait interagir avec la galaxie naine et pourrait avoir déclenché la récente formation d’étoiles de cette galaxie. Les taches orange entourant la galaxie naine sont la faible lueur d’anciennes galaxies entièrement formées situées à des distances beaucoup plus grandes.
Cette image a été prise dans le cadre d’un programme Webb visant à étudier le cycle de vie de la poussière dans I Zw 18. Les scientifiques s’appuient désormais sur des recherches antérieures avec Hubble obtenues à des longueurs d’onde optiques, étudiant en détail les étoiles poussiéreuses individuelles avec la résolution spatiale et la sensibilité équivalentes de Webb aux longueurs d’onde infrarouges. Cette galaxie présente un intérêt particulier car sa teneur en éléments plus lourds que l’hélium est l’une des plus faibles de toutes les galaxies connues de l’Univers local. On pense que de telles conditions sont similaires à celles de certaines des premières galaxies à formation d’étoiles à fort redshift, de sorte que l’étude Webb de I Zw 18 devrait faire la lumière sur le cycle de vie des étoiles et de la poussière dans l’Univers primitif.
Bien que l’on pouvait penser auparavant avoir récemment commencé à former sa première génération d’étoiles, le télescope spatial Hubble NASA/ESA a découvert des étoiles rouges plus faibles et plus anciennes à l’intérieur de la galaxie, suggérant que sa formation d’étoiles a commencé il y a au moins un milliard d’années et peut-être jusqu’à Il y a 10 milliards d’années. La galaxie pourrait donc s’être formée en même temps que la plupart des autres galaxies.
Les nouvelles observations de Webb ont révélé la détection d’un ensemble d’étoiles évoluées poussiéreuses candidates. Il fournit également des détails sur les deux régions dominantes de formation d’étoiles de Zw 18. Les nouvelles données de Webb suggèrent que les sursauts dominants de formation d’étoiles dans ces régions se sont produits à des moments différents. On pense maintenant que l’activité d’explosion d’étoiles la plus forte s’est produite plus récemment dans le lobe nord-ouest que dans le lobe sud-est de la galaxie. Ceci est basé sur les populations relatives d’étoiles plus jeunes et plus âgées trouvées dans chacun des lobes.
Traduction : Olivier Sabbagh
NDT : Wikipedia : I Zwicky 18, également appelée Markarian 116 (appelée aussi PGC 27182 ou UGCA 116), est une galaxie irrégulière située dans la constellation de la Grande Ourse à environ 59 millions d’années-lumière (18 Mpc) de la Voie lactée. Cette galaxie a rapidement attiré l’attention des astronomes dans la mesure où sa morphologie et sa composition chimique sont celles qu’on rencontre habituellement chez les galaxies les plus lointaines, et donc observées peu après leur formation.
Les observations spectroscopiques depuis la Terre ont montré que cette galaxie est presque exclusivement constituée d’hydrogène et d’hélium, issus de la nucléosynthèse primordiale du Big Bang, c’est-à-dire que sa métallicité est très faible : elle n’a donc pas connu de nombreuses générations d’étoiles susceptibles de l’enrichir par nucléosynthèse stellaire en éléments lourds tels que le fer. Deux régions particulièrement brillantes sont riches en jeunes étoiles bleues dont le spectre est quasiment dépourvu des raies spectrales des éléments plus lourds que l’hydrogène et l’hélium, ce qui évoque les hypothétiques étoiles de population III des premiers âges de l’Univers. La raison pour laquelle cette galaxie connaît actuellement un sursaut de formation stellaire, alors qu’elle n’en a manifestement pas connu beaucoup depuis des milliards d’années, demeure en revanche une énigme.
Les volutes bleues qui entourent les régions actives de cette structure sont des filaments de gaz issus d’une génération précédente de jeunes étoiles chaudes, expulsés du cœur de la galaxie par leur vent stellaire et leurs explosions en supernovae. Ces gaz sont désormais chauffés par le rayonnement ultraviolet intense d’une nouvelle génération d’étoiles chaudes et brillantes.
I Zwicky 18 a fait l’objet d’études poussées à l’aide de la plupart des instruments d’observation disponibles, qu’il s’agisse du télescope spatial Spitzer dans le domaine infrarouge, du télescope spatial Hubble dans le domaine de la lumière visible, du télescope spatial FUSE dans l’ultraviolet et du télescope spatial Chandra dans le domaine des rayons X. Sa distance plus grande qu’estimée initialement rend cependant difficile l’observation des étoiles plus âgées, moins lumineuses : bien que ces dernières soient à la limite de sa résolution et de sa sensibilité, l’instrument Hubble en a tout de même détecté quelques-unes, ce qui indique que cette galaxie n’est pas aussi jeune qu’on l’avait pensé initialement et qu’elle a dû se former en même temps que ses voisines, il y a plusieurs milliards d’années, voire il y a dix milliards d’années.
L’évaluation de la distance de cette galaxie a pu être affinée par la découverte de céphéides par des équipes de l’Agence spatiale européenne et du Space Telescope Science Institute à Baltimore : ces étoiles variables ont en effet une magnitude apparente qui varie périodiquement en fonction de leur magnitude absolue ; la valeur relative de ces deux magnitudes permet de déterminer la distance de l’étoile. Trois céphéides ont été étudiées par ces équipes, et leurs calculs ont été recoupés avec la magnitude apparente d’étoiles rouges âgées de plus d’un milliard d’années au sein de cette galaxie.
I Zwicky 18 vue par le télescope spatial Hubble. C’est une galaxie naine à sursauts de formation d’étoiles
