Sur cette image du télescope spatial James Webb se trouve Herbig-Haro 211 (HH 211), un jet bipolaire voyageant à travers l’espace interstellaire à des vitesses supersoniques. À environ 1 000 années-lumière de la Terre, dans la constellation de Persée, l’objet est l’une des sorties protostellaires les plus jeunes et les plus proches, ce qui en fait une cible idéale pour JWST. Crédit : ESA/Webb, NASA, CSA, T. Ray (Dublin Institute for Advanced Studies)
L’image infrarouge détaillée de HH 211 réalisée par JWST révèle la dynamique des sorties d’une jeune protoétoile, offrant de nouvelles informations sur la formation précoce des étoiles, notamment le mouvement lent et la nature moléculaire du matériau éjecté.
Les objets dits Herbig-Haro (HH) sont des jets de gaz lumineux signalant la croissance des étoiles naissantes. En utilisant le NASA/ESA/ASC Télescope spatial James Webb (JWST), une équipe internationale d’astronomes, impliquant des scientifiques de l’Institut Max Planck d’astronomie (MPIA), a obtenu une image spectaculaire de HH 211, un jet bipolaire voyageant à travers l’espace interstellaire à des vitesses supersoniques. Situé à environ 1 000 années-lumière de la Terre dans la constellation de Persée, l’objet est l’une des sorties protostellaires les plus jeunes et les plus proches, ce qui en fait une cible idéale pour le JWST.
Introduction aux objets Herbig-Haro
Les objets Herbig-Haro entourent les étoiles nouveau-nées et se forment lorsque des vents stellaires ou des jets de gaz crachés par ces étoiles nouveau-nées forment des ondes de choc entrant en collision avec le gaz et la poussière proches à grande vitesse. Une nouvelle image JWST passionnante de HH 211 révèle la sortie d’une protoétoile de classe 0, un analogue infantile de notre Soleil alors qu’il n’avait que quelques dizaines de milliers d’années et avec une masse de seulement 8 % de celle d’aujourd’hui. Soleil (il finira par devenir une étoile comme le Soleil). Les protoétoiles n’ont pas encore atteint le stade de la fusion nucléaire.
Imagerie infrarouge et connaissances stellaires
L’imagerie infrarouge est puissante pour étudier les étoiles nouveau-nées et leurs écoulements, car ces étoiles sont invariablement encore noyées dans le gaz du nuage moléculaire dans lequel elles se sont formées. L’émission infrarouge des flux sortants de l’étoile pénètre dans le gaz et la poussière obscurcissants, ce qui rend un objet Herbig-Haro comme HH 211 idéal pour l’observation avec les instruments infrarouges sensibles de JWST. Les molécules excitées par les conditions turbulentes, notamment l’hydrogène moléculaire, le monoxyde de carbone et le monoxyde de silicium, émettent de la lumière infrarouge que JWST peut collecter pour cartographier la structure des écoulements.
L’image de HH 211 montre une série de chocs d’étrave, des rayonnements déclenchés par des collisions de gaz, au sud-est (en bas à gauche) et au nord-ouest (en haut à droite), ainsi que le jet bipolaire étroit intégré qui les entraîne, avec des détails sans précédent. Cette série d’événements de choc indique une libération épisodique de gaz directement liée à la croissance de la protoétoile par l’absorption de poussière et de gaz. Crédit : ESA/Webb, NASA, CSA, T. Ray (Dublin Institute for Advanced Studies)
Détails dévoilés par JWST
L’image prise avec l’instrument NIRCam montre une série de chocs d’arc, c’est-à-dire des rayonnements déclenchés par des collisions de gaz, au sud-est (en bas à gauche) et au nord-ouest (en haut à droite), ainsi que le jet bipolaire étroit intégré qui les propulse dans une direction sans précédent. détail – une résolution spatiale environ 5 à 10 fois supérieure à celle de toutes les images précédentes de HH 211. Cette série d’événements de choc indique une libération épisodique de gaz, qui est directement liée à la croissance de la protoétoile par l’absorption de poussière et de gaz.
Observations du jet intérieur et possibilités d’étoiles binaires
On voit le jet intérieur « se tortiller » avec une symétrie miroir de chaque côté de la protoétoile centrale. Ceci est en accord avec les observations à plus petite échelle et suggère que la protoétoile pourrait, en fait, être une étoile binaire non résolue.
« De telles observations avec le JWST ne produisent pas seulement des images époustouflantes. Ils nous fournissent également un outil pour étudier la maturation des prédécesseurs directs des étoiles avec des détails sans précédent », explique Thomas Henning, directeur de l’Institut Max Planck d’astronomie (MPIA) à Heidelberg, en Allemagne. « Ainsi, les observations génèrent des informations inestimables dans notre quête pour comprendre la formation des étoiles. »
Progrès dans l’observation du mouvement des gaz
Des observations antérieures du HH 211 avec des télescopes au sol ont montré le mouvement du gaz le long de l’écoulement en mesurant un décalage de longueur d’onde dans le rayonnement émis. Maintenant, l’équipe a découvert d’énormes chocs d’arc décalés vers le rouge (nord-ouest) et bleu (sud-est) et des structures en forme de cavité à la lumière de l’hydrogène et du monoxyde de carbone excités par le choc, respectivement, ainsi qu’un jet double face noué et sinueux dans la lumière du monoxyde de silicium. Grâce à ces nouvelles observations avec NIRCam et NIRSpec à bord du JWST, les chercheurs ont découvert que le flux de gaz de l’objet est relativement lent par rapport à celui de protoétoiles similaires mais plus évoluées.
Mesures de vitesse de sortie
L’équipe a mesuré la vitesse des structures d’écoulement les plus internes à environ 80 à 100 kilomètres par seconde. Cependant, la différence de vitesse entre ces sections de l’écoulement et le matériau principal avec lequel elles entrent en collision – la vitesse de l’onde de choc – est beaucoup plus petite. Ils ont conclu que les flux sortant des étoiles les plus jeunes, comme celle du centre de HH 211, sont principalement constitués de molécules en raison des vitesses relativement faibles des ondes de choc, qui ne sont pas assez énergétiques pour diviser les molécules en atomes et en ions plus simples.
Pour en savoir plus sur cette observation, voir Webb capture le flux supersonique d’une étoile nouveau-née.
Plus d’information
Les scientifiques du MPIA impliqués dans cette recherche sont H. Beuther (Co-I), Th. Henning, M. Güdel (également ETH Zürich, Suisse et Université de Vienne, Autriche) et G. Perotti.
Les astronomes ont observé HH 211 dans le cadre du programme d’observation JWST Cycle 1 1257, « The Young Protostellar Outflow HH211 » (PI : Thomas Ray).
Le télescope spatial James Webb (JWST) est le principal observatoire mondial pour la recherche spatiale. JWST est un programme international mené par la NASA avec ses partenaires, l’ESA (Agence spatiale européenne) et CSA (Agence spatiale canadienne).
La caméra proche infrarouge (NIRCam) et le spectrographe proche infrarouge (NIRSpec) sont deux des quatre instruments scientifiques du JWST. NIRCam est le principal imageur proche infrarouge de JWST, fournissant une imagerie et une spectroscopie haute résolution pour une grande variété d’investigations. NIRSpec fournit des observations spectroscopiques à basse, moyenne et haute résolution dans le proche infrarouge (de 0,6 à 5,0 microns). Il a été construit par l’industrie européenne selon les spécifications de l’ESA. MPIA a fourni les mécanismes des roues de filtre et de grille.
