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Feux d'artifice cosmiques : célébrons le jour de l'indépendance avec le spectacle de formation d'étoiles de Webb

SciTechDaily

Cette nouvelle image du télescope spatial James Webb de la NASA montre une jeune protoétoile en train de se former au sein d'un nuage moléculaire en forme de sablier. Prise à l'aide de l'instrument MIRI, cette scène révèle des flux dynamiques et des régions lumineuses causés par des interactions avec les gaz et la poussière environnants. Crédits : NASA, ESA, CSA, STScI

La dernière image infrarouge moyenne de Webb révèle la formation d'une proto-étoile, mise en évidence par des variations de couleurs qui détaillent ses interactions dynamiques avec le nuage moléculaire environnant.

NASA's Télescope spatial James Webb célèbre le Jour de l'Indépendance des États-Unis avec une observation de la protoétoile, cachée dans le nuage moléculaire sombre L1527, en lumière infrarouge moyenne, au fur et à mesure de son évolution. Cette nouvelle vue éclatante met en évidence le comportement de ce jeune objet et retrace les différentes concentrations de gaz et de poussière entourant la protoétoile.

L1527 et Protostar (image Webb MIRI)

L1527, que l'on voit sur cette image prise par l'instrument MIRI (Mid-Infrared Instrument) du télescope spatial James Webb de la NASA, est un nuage moléculaire qui abrite une protoétoile. Elle se trouve à environ 460 années-lumière de la Terre dans la constellation du Taureau. La lumière bleue plus diffuse et les structures filamentaires de l'image proviennent de composés organiques connus sous le nom d'hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), tandis que le rouge au centre de cette image est une épaisse couche de gaz et de poussière sous tension qui entoure la protoétoile. La région intermédiaire, qui apparaît en blanc, est un mélange de HAP, de gaz ionisé et d'autres molécules. Crédit : NASA, ESA, CSA, STScI

Le télescope spatial Webb capture un feu d'artifice céleste autour d'une étoile en formation

Le cosmos semble prendre vie dans une explosion de pyrotechnie crépitante sur cette nouvelle image prise par le télescope spatial James Webb de la NASA. Prise avec l'instrument MIRI (Mid-Infrared Instrument) de Webb, ce sablier ardent représente la scène d'un très jeune objet en train de devenir une étoile. Une protoétoile centrale se développe dans le col du sablier, accumulant de la matière provenant d'un fin disque protoplanétaire, vu de profil sous la forme d'une ligne sombre.

Aperçu du développement protostellaire

La protoétoile, un objet relativement jeune d'environ 100 000 ans, est toujours entourée de son nuage moléculaire parent, ou grande région de gaz et de poussière. L'observation précédente de L1527 par Webb, avec la NIRCam (Near-Infrared Camera), nous a permis d'observer cette région et a révélé ce nuage moléculaire et cette protoétoile dans des couleurs opaques et vibrantes.

Flux dynamiques et impact moléculaire

Les deux caméras NIRCam et MIRI montrent les effets des flux sortants, qui sont émis dans des directions opposées le long de l'axe de rotation de la proto-étoile lorsque l'objet consomme du gaz et de la poussière du nuage environnant. Ces flux sortants prennent la forme d'ondes de choc sur le nuage moléculaire environnant, qui apparaissent comme des structures filamentaires. Ils sont également responsables de la sculpture de la structure brillante en sablier au sein du nuage moléculaire en dynamisant ou en excitant la matière environnante et en faisant briller les régions situées au-dessus et en dessous. Cela crée un effet rappelant celui des feux d'artifice illuminant un ciel nocturne nuageux. Cependant, contrairement à NIRCam, qui montre principalement la lumière réfléchie par la poussière, MIRI offre un aperçu de la manière dont ces flux sortants affectent la poussière et les gaz les plus épais de la région.

Les zones colorées ici en bleu, qui englobent la majeure partie du sablier, montrent principalement des molécules carbonées appelées hydrocarbures aromatiques polycycliques. La protoétoile elle-même et la couverture dense de poussière et d'un mélange de gaz qui l'entourent sont représentées en rouge. Les extensions rouges en forme de cierges magiques sont un artefact de l'optique du télescope (voir image ci-dessous).

Pointes de diffraction de Webb

Cette illustration démontre la science derrière les schémas de pics de diffraction de Webb, montrant comment les pics de diffraction se produisent, l'influence du miroir primaire et des entretoises, et les contributions de chacun aux pics de diffraction de Webb. Crédit : NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI), Joseph DePasquale (STScI)

Entre les deux, MIRI révèle une région blanche directement au-dessus et en dessous de la protoétoile, qui n'apparaît pas aussi fortement dans la vue NIRCam. Cette région est un mélange d'hydrocarbures, de néon ionisé et de poussière épaisse, ce qui montre que la protoétoile propulse cette matière assez loin d'elle alors qu'elle consomme de manière désordonnée la matière de son disque.

L'évolution d'une proto-étoile et son avenir

À mesure que la protoétoile vieillit et libère des jets énergétiques, elle va consommer, détruire et repousser une grande partie de ce nuage moléculaire, et de nombreuses structures que nous voyons ici commenceront à s'estomper. Finalement, une fois qu'elle aura fini de rassembler de la masse, ce spectacle impressionnant prendra fin et l'étoile elle-même deviendra plus apparente, même pour nos télescopes à lumière visible.

L1527 et Protostar (image Webb Compass MIRI)

Cette image de la nébuleuse L1527, capturée par l'instrument infrarouge moyen de Webb (MIRI), montre des flèches de boussole, une barre d'échelle et une légende de couleur pour référence.
Les flèches nord et est de la boussole indiquent l'orientation de l'image dans le ciel. Notez que la relation entre le nord et l'est dans le ciel (vu d'en bas) est inversée par rapport aux flèches de direction sur une carte du sol (vu d'en haut).
La barre d'échelle est étiquetée en unités astronomiques (UA), qui correspond à la distance moyenne entre la Terre et le Soleil, soit 93 millions de miles (150 millions de kilomètres).
Cette image montre des longueurs d'onde de lumière infrarouge moyenne invisibles qui ont été converties en couleurs de lumière visible. La légende des couleurs indique les filtres MIRI utilisés pour collecter la lumière. La couleur de chaque nom de filtre correspond à la couleur de lumière visible utilisée pour représenter la lumière infrarouge qui traverse ce filtre.
Crédits : NASA, ESA, CSA, STScI

La combinaison des analyses des vues proche et moyen infrarouge révèle le comportement global de ce système, notamment la manière dont la protoétoile centrale affecte la région environnante. D'autres étoiles du Taureau, la région de formation d'étoiles où réside L1527, se forment exactement de la même manière, ce qui pourrait conduire à la perturbation d'autres nuages ​​moléculaires et soit empêcher la formation de nouvelles étoiles, soit catalyser leur développement.

Le télescope spatial James Webb (JWST), souvent salué comme le successeur du Le télescope spatial HubbleLe JWST est un grand observatoire spatial optimisé pour les longueurs d'onde infrarouges. Il peut ainsi observer plus loin dans le temps que tout autre télescope et la formation des premières galaxies et étoiles. Lancé le 25 décembre 2021, le JWST offre une résolution et une sensibilité sans précédent, permettant aux astronomes d'étudier chaque phase de l'histoire cosmique de notre univers. Ses principales capacités comprennent l'examen des atmosphères des exoplanètes, l'observation de galaxies lointaines et l'exploration détaillée de la formation des étoiles.

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