Le groupe d'étoiles WL 20 est situé dans la région de formation d'étoiles Rho Ophiuchi, photographiée ici par le télescope spatial Spitzer de la NASA, aujourd'hui retiré du service. Située à proximité des constellations du Scorpion et d'Ophiuchus, la région se trouve à environ 407 années-lumière de la Terre.
Crédit : NASA-JPL/Caltech
En utilisant le Télescope spatial James Webb's MIRIles astronomes ont découvert que WL 20S, que l'on pensait auparavant être une étoile unique, est en fait un système d'étoiles jumelles.
Autres observations de ALMA Les observations ont révélé la présence de disques de gaz et de poussière autour des deux étoiles, indiquant une formation planétaire en cours et fournissant de nouvelles informations sur les cycles de vie stellaires.
Les astronomes ont récemment eu une grande surprise avec le télescope spatial James Webb de la NASA lorsqu'ils ont orienté l'observatoire vers un groupe de jeunes étoiles appelé WL 20. La région est étudiée depuis les années 1970 avec au moins cinq télescopes, mais il a fallu la résolution sans précédent de Webb et ses instruments spécialisés pour révéler que ce que les chercheurs ont longtemps pensé être l'une des étoiles, WL 20S, est en fait une paire qui s'est formée il y a environ 2 à 4 millions d'années.
Cette vue d'artiste montre deux jeunes étoiles proches de la fin de leur formation. Autour des étoiles se trouvent des disques de gaz et de poussière résiduels à partir desquels des planètes pourraient se former. Des jets de gaz jaillissent des pôles nord et sud des étoiles. Crédit : US NSF/NSF NRAO/B. Saxton
Dévoilement des jumeaux avec MIRI
La découverte a été réalisée grâce à l'instrument de mesure de l'infrarouge moyen de Webb (MIRI) et a été présentée récemment lors de la 244e réunion de l'American Astronomical Society. MIRI a également découvert que les jumelles possèdent des jets de gaz correspondants qui s'écoulent dans l'espace depuis leurs pôles nord et sud.
« Nous sommes restés bouche bée », a déclaré l’astronome Mary Barsony, principale auteure d’un nouvel article décrivant les résultats. « Après avoir étudié cette source pendant des décennies, nous pensions la connaître assez bien. Mais sans MIRI, nous n’aurions pas su qu’il s’agissait de deux étoiles ou que ces jets existaient. C’est vraiment étonnant. C’est comme avoir des yeux tout neufs. »
Image du complexe nuageux de Rho Ophiuchi, la région de formation d'étoiles la plus proche de la Terre. Il s'agit d'une pépinière stellaire relativement petite et calme, mais on ne le dirait pas à partir du gros plan chaotique de Webb. Des jets jaillissant de jeunes étoiles sillonnent l'image, impactant le gaz interstellaire environnant et éclairant l'hydrogène moléculaire, représenté en rouge. Certaines étoiles présentent l'ombre révélatrice d'un disque circumstellaire, la structure des futurs systèmes planétaires. Crédit : NASA, ESA, CSA, STScI, Klaus Pontoppidan (STScI)
Des découvertes surprenantes de l'ALMA
L'équipe a eu une autre surprise lorsque des observations supplémentaires réalisées par l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un groupe de plus de 60 antennes radio au Chili, ont révélé que des disques de poussière et de gaz encerclent les deux étoiles. Compte tenu de l'âge des étoiles, il est possible que des planètes se forment dans ces disques.
Les résultats combinés indiquent que les étoiles jumelles approchent de la fin de cette première période de leur vie, ce qui signifie que les scientifiques auront l’occasion d’en apprendre davantage sur la façon dont les étoiles passent de la jeunesse à l’âge adulte.
« La puissance de ces deux télescopes réunis est vraiment incroyable », a déclaré Mike Ressler, scientifique du projet MIRI à NASA« Si nous n’avions pas vu qu’il s’agissait de deux étoiles, les résultats d’ALMA auraient pu ressembler à un seul disque avec un trou au milieu. Au lieu de cela, nous disposons de nouvelles données sur deux étoiles qui se trouvent clairement à un point critique de leur vie, où les processus qui les ont formées s’essoufflent », a déclaré le co-auteur de la nouvelle étude.
Cette image du groupe d'étoiles WL 20 combine les données du Grand Réseau Millimétrique/Submillimétrique d'Atacama et de l'Instrument Infrarouge Moyen du télescope Webb de la NASA. Les jets de gaz émanant des pôles des étoiles jumelles apparaissent en bleu et vert ; les disques de poussière et de gaz entourant les étoiles sont roses.
Crédits : NSF des États-Unis ; NSF NRAO ; ALMA ; NASA/JPL-Caltech ; B. Saxton
Jets stellaires
WL 20 se trouve dans une région de formation d'étoiles beaucoup plus grande et bien étudiée de la Terre. voie Lactée galaxie appelée Rho Ophiuchi, un énorme nuage de gaz et de poussière à environ 400 années-lumière de la Terre.
En fait, WL 20 est caché derrière d'épais nuages de gaz et de poussière qui bloquent la majeure partie de la lumière visible (longueurs d'onde que l'œil humain peut détecter) des étoiles qui s'y trouvent. Webb détecte des longueurs d'onde légèrement plus longues, appelées infrarouges, qui peuvent traverser ces couches. MIRI détecte les longueurs d'onde infrarouges les plus longues de tous les instruments de Webb et est donc bien équipé pour scruter les régions obscures de formation d'étoiles comme WL 20.
Les ondes radio peuvent également pénétrer la poussière, même si elles ne révèlent pas nécessairement les mêmes caractéristiques que la lumière infrarouge. Les disques de gaz et de poussière entourant les deux étoiles de WL 20S émettent de la lumière dans une gamme que les astronomes qualifient de submillimétrique ; ces derniers pénètrent également les nuages de gaz environnants et ont été observés par ALMA.
Ces quatre images montrent le système stellaire WL 20 tel que vu (de gauche à droite) par le télescope infrarouge de la NASA à l'observatoire du Mauna Kea, le télescope Hale de 5,0 mètres de l'observatoire Palomar, le télescope Keck II, le télescope Webb de la NASA et l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array.
Crédits : NSF des États-Unis ; NSF NRAO ; ALMA ; NASA/JPL-Caltech ; B. Saxton ; Carnegie/Caltech
Mais les scientifiques auraient pu facilement interpréter ces observations comme la preuve d'un seul disque avec un trou si MIRI n'avait pas également observé les deux jets stellaires. Les jets de gaz sont composés d'ions, ou d'atomes individuels dont certains électrons ont été arrachés, qui rayonnent dans les longueurs d'onde de l'infrarouge moyen mais pas dans les longueurs d'onde submillimétriques. Seul un instrument infrarouge doté d'une résolution spatiale et spectrale comme celui de MIRI pourrait les voir.
ALMA peut également observer des nuages de matériaux résiduels de formation autour des jeunes étoiles. Composés de molécules entières, comme le monoxyde de carbone, ces nuages de gaz et de poussière émettent de la lumière à des longueurs d'onde plus longues. L'absence de ces nuages dans les observations d'ALMA montre que les étoiles ont dépassé leur phase initiale de formation.
« C’est incroyable que cette région ait encore tant à nous apprendre sur le cycle de vie des étoiles », a déclaré Ressler. « Je suis ravi de voir ce que Webb va encore nous révéler. »
Télescope spatial James Webb
Le télescope spatial James Webb (JWST), souvent salué comme le successeur du Le télescope spatial Hubblereprésente un pas de géant dans notre capacité à observer l'univers. Lancé le 25 décembre 2021, le JWST est le télescope spatial le plus grand et le plus puissant jamais construit, conçu pour scruter le cosmos plus profondément que jamais auparavant. Il fonctionne principalement dans le spectre infrarouge, ce qui lui permet de regarder à travers la poussière et le gaz cosmiques pour étudier la formation des étoiles et des galaxies, observer les planètes autour d'étoiles lointaines et enquêter sur les premières galaxies de l'univers.
Cet observatoire remarquable, fruit d'un effort collaboratif mené par la NASA avec des contributions importantes de la Agence spatiale européenne (ESA) et l'Agence spatiale canadienne (ASC) visent à percer les mystères de notre système solaire, à explorer les exoplanètes avec de nouveaux détails et à comprendre les structures et les origines de notre univers.
