Les images du MIRI (Mid-Infrared Instrument) du télescope spatial James Webb de la NASA révèlent de grandes quantités de poussière dans deux supernovae de type II, Supernova 2004et (SN2004 et) et Supernova 2017eaw (SN 2017eaw), situées en spirale à 22 millions d’années-lumière de la Terre. galaxie NGC 6946. Les grandes quantités de poussière trouvées autour de ces supernovae soutiennent la théorie selon laquelle les supernovae ont joué un rôle clé dans l’approvisionnement en poussière de l’univers primitif.
SN 2004et est mis en évidence dans le panneau de gauche de cette image et SN 2017eaw dans le panneau de droite. La sensibilité exquise de Webb et sa capacité d’observation dans l’infrarouge moyen lui permettent de détecter la poussière plus froide qui a survécu aux chocs internes qui se sont répercutés à la suite des explosions des étoiles mourantes. Dans ces images, les couleurs les plus bleues indiquent une poussière plus chaude, tandis que le rouge correspond à une poussière plus froide.
Crédits : NASA, ESA, CSA, Ori Fox (STScI), Melissa Shahbandeh (STScI), Alyssa Pagan (STScI)
Une nouvelle découverte suggère que les supernovae sont probablement des fournisseurs de poussière pour les jeunes galaxies.
Les supernovae, la mort explosive des étoiles, comptent parmi les plus grandes explosions d’énergie et de lumière de l’univers. En fait, lorsqu’elles entrent en éruption, une supernova peut briller encore plus fort qu’une galaxie entière.
C’est une bonne raison pour laquelle NGC 6946, située à 22 millions d’années-lumière de la Terre, est surnommée la galaxie des feux d’artifice. Au cours du siècle dernier, près d’une douzaine de supernovae ont été observées dans les bras de cette galaxie.
Cela inclut Supernova 2004et et Supernova 2017eaw, que les chercheurs étudient actuellement avec le Télescope spatial James WebbMIRI (instrument infrarouge moyen) de . Leurs découvertes ont été surprenantes : MIRI a détecté de grandes quantités de poussière dans les éjectas de chacun de ces objets. La masse découverte par les chercheurs conforte la théorie selon laquelle les supernovae ont joué un rôle clé dans l’approvisionnement en poussière des premiers univers.
Cette image de l’Observatoire national de Kitt Peak de NGC 6946 contextualise les emplacements de Supernova 2004et et Supernova 2017eaw dans la galaxie. Des scientifiques utilisant le MIRI (Mid-Infrared Instrument) du télescope spatial James Webb de la NASA ont découvert de grandes quantités de poussière dans deux supernovae de type II, Supernova 2004et (SN 2004et) et Supernova 2017eaw (SN 2017eaw), situées à 22 millions d’années-lumière de la Terre. galaxie spirale NGC 6946. Les grandes quantités de poussière trouvées dans ces supernovae grâce à MIRI confirment que les supernovae ont joué un rôle clé dans l’approvisionnement en poussière de l’univers primitif.
Crédit : KPNO, NOIRLab de NSF, AURA, Alyssa Pagan (STScI)
Le télescope spatial Webb localise des réservoirs de poussière dans deux supernovae
Les chercheurs utilisant le télescope spatial James Webb de la NASA ont fait des progrès majeurs dans la confirmation de la source de poussière dans les premières galaxies. Les observations de deux supernovae de type II, Supernova 2004et (SN 2004et) et Supernova 2017eaw (SN 2017eaw), ont révélé de grandes quantités de poussière dans les éjectas de chacun de ces objets. La masse découverte par les chercheurs conforte la théorie selon laquelle les supernovae ont joué un rôle clé dans l’approvisionnement en poussière des premiers univers.
Poussière : la pierre angulaire de la galaxie
La poussière est un élément constitutif de nombreuses choses dans notre univers – en particulier des planètes. À mesure que la poussière des étoiles mourantes se propage dans l’espace, elle transporte des éléments essentiels pour donner naissance à la prochaine génération d’étoiles et de leurs planètes. La provenance de cette poussière intrigue les astronomes depuis des décennies. Une source importante de poussière cosmique pourrait être les supernovae : après l’explosion de l’étoile mourante, ses restes de gaz se dilatent et se refroidissent pour créer de la poussière.
« Les preuves directes de ce phénomène sont jusqu’à présent minces, nos capacités nous permettant uniquement d’étudier la population de poussières dans une supernova relativement proche à ce jour – la Supernova 1987A, à 170 000 années-lumière de la Terre », a déclaré l’auteur principal Melissa Shahbandeh. de l’Université Johns Hopkins et du Space Telescope Science Institute de Baltimore, Maryland. « Lorsque le gaz refroidit suffisamment pour former de la poussière, cette poussière n’est détectable que dans les longueurs d’onde infrarouges moyennes, à condition d’avoir une sensibilité suffisante. »
Pour les supernovae plus éloignées que SN 1987A comme SN 2004et et SN 2017eaw, toutes deux dans NGC 6946 (voir image ci-dessus) à environ 22 millions d’années-lumière, cette combinaison de couverture de longueur d’onde et de sensibilité exquise ne peut être obtenue qu’avec le MIRI (Mid-Infrared) de Webb. Instrument).
Cette image de NGC 6946 mettant en évidence deux supernovae, SN 2004et et SN 2017eaw, prise par la MIRI (Mid-Infrared Camera) de Webb, montre les flèches de la boussole, la barre d’échelle et la clé de couleur pour référence.
Les flèches nord et est de la boussole indiquent l’orientation de l’image sur le ciel. La barre d’échelle indique 2 600 années-lumière.
Cette image montre des longueurs d’onde invisibles de l’infrarouge moyen qui ont été traduites en couleurs de lumière visible. La clé de couleur montre quels filtres MIRI ont été utilisés lors de la collecte de la lumière. La couleur de chaque nom de filtre est la couleur de la lumière visible utilisée pour représenter la lumière infrarouge qui traverse ce filtre. Dans ces images, le bleu, le vert et le rouge ont été attribués aux données MIRI de Webb à 10 ; 11,3, 12,8 et 15,0 ; et 18 et 21 microns (F1000W ; F1130W, F1280W et F1500W ; et F1800W et F2100W, respectivement).
Crédits : NASA, ESA, CSA, Ori Fox (STScI), Melissa Shahbandeh (STScI), Alyssa Pagan (STScI)
Découvertes et implications importantes
Les observations de Webb constituent la première avancée dans l’étude de la production de poussière provenant des supernovae depuis la détection de poussières nouvellement formées dans SN 1987A avec le Large Millimeter/submillimeter Array d’Atacama (ALMA) télescope il y a près de dix ans.
Un autre résultat particulièrement intrigant de leur étude n’est pas seulement la détection de poussière, mais aussi la quantité de poussière détectée à ce stade précoce de la vie de la supernova. En SN 2004 et, les scientifiques ont découvert plus de 5 000 masses terrestres de poussière.
« Quand vous regardez le calcul de la quantité de poussière que nous observons dans SN 2004 et en particulier, cela rivalise avec les mesures de SN 1987A, et ce n’est qu’une fraction de l’âge », a ajouté Ori Fox, responsable du programme du Space Telescope Science Institute. « C’est la masse de poussière la plus élevée détectée dans une supernovae depuis SN 1987A. »
Les observations ont montré aux astronomes que les galaxies jeunes et lointaines regorgent de poussière, mais ces galaxies ne sont pas assez vieilles pour que des étoiles de masse intermédiaire, comme le Soleil, aient fourni de la poussière à mesure qu’elles vieillissent. Des étoiles plus massives et de courte durée auraient pu mourir assez tôt et en nombre suffisamment grand pour créer autant de poussière.
Questions émergentes et études futures
Même si les astronomes ont confirmé que les supernovae produisent de la poussière, la question reste de savoir quelle quantité de poussière peut survivre aux chocs internes qui se répercutent à la suite de l’explosion. L’observation de cette quantité de poussière à ce stade de la vie de SN 2004et et SN 2017eaw suggère que la poussière peut survivre à l’onde de choc – preuve que les supernovae sont en réalité d’importantes usines de poussière après tout.
Les chercheurs notent également que les estimations actuelles de la masse pourraient ne représenter que la pointe de l’iceberg. Bien que Webb ait permis aux chercheurs de mesurer des poussières plus froides que jamais auparavant, il peut y avoir des poussières plus froides non détectées rayonnant encore plus loin dans le spectre électromagnétique qui reste obscurci par les couches de poussière les plus externes.
Les chercheurs ont souligné que les nouvelles découvertes ne sont également qu’un indice sur les nouvelles capacités de recherche sur les supernovae et leur production de poussière à l’aide de Webb, et sur ce que cela peut nous apprendre sur les étoiles dont elles sont issues.
« Il y a un enthousiasme croissant pour comprendre ce que cette poussière implique également sur le noyau de l’étoile qui a explosé », a déclaré Fox. « Après avoir examiné ces résultats particuliers, je pense que nos collègues chercheurs vont réfléchir à des moyens innovants de travailler avec ces supernovae poussiéreuses à l’avenir. »
SN 2004et et SN2017eaw sont la première des cinq cibles incluses dans ce programme. Les observations ont été réalisées dans le cadre du programme Webb General Observer 2666. L’article a été publié dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society le 5 juillet.
À propos du télescope spatial James Webb
Le télescope spatial James Webb est le premier observatoire scientifique spatial au monde. Chargé de dévoiler les énigmes au sein de notre système solaire et au-delà, Webb offrira un aperçu des structures complexes et de la genèse de notre univers ainsi que de notre position au sein de celui-ci. Webb fonctionne comme un effort collaboratif, dirigé par NASA et soutenu par ses partenaires, l’ESA et le CSA.
