Or, grâce au télescope spatial James Webb de la NASA, qui observe l'espace au-delà de notre système solaire, une première preuve concluante de la faisabilité de ces conditions est apportée. Le télescope a clairement démontré, pour la première fois, que la formation des silicates cristallins se situe dans la partie interne et chaude du disque de gaz et de poussière entourant une très jeune étoile en formation. Webb a également révélé un puissant flux de matière capable de transporter les cristaux jusqu'aux limites de ce disque. Comparé à notre propre système solaire, une fois celui-ci complètement formé et débarrassé de la majeure partie de sa poussière, ces cristaux se formeraient à une distance approximativement comprise entre le Soleil et la Terre.
Les observations sensibles dans l'infrarouge moyen de Webb de la protoétoile, cataloguée EC 53, montrent également que les puissants vents du disque de l'étoile catapultent probablement ces cristaux dans des endroits éloignés, comme le bord incroyablement froid de son disque protoplanétaire où des comètes peuvent éventuellement se former.
« Les écoulements stratifiés d'EC 53 pourraient soulever ces silicates cristallins nouvellement formés et les transporter vers l'extérieur, comme s'ils empruntaient une autoroute cosmique », explique Jeong-Eun Lee, auteure principale d'un article paru dans Nature et professeure à l'Université nationale de Séoul, en Corée du Sud. « Le télescope Webb nous a non seulement permis de déterminer précisément les types de silicates présents dans la poussière proche de l'étoile, mais aussi leur position avant et pendant une éruption. »
Image : Protoétoile EC 53 dans la nébuleuse du Serpent (image NIRCam)
Les rectangles verticaux noirs en bas à gauche et en haut à droite de l'image rectangulaire de la nébuleuse du Serpent, indiquent des données manquantes. Une jeune région de formation d'étoiles est remplie de fines couches de gaz et de poussière orange, rouges et bleues. Le coin supérieur gauche de l'image est principalement occupé par de la poussière orange, au sein de laquelle on distingue plusieurs petits panaches de gaz rouge s'étendant du coin supérieur gauche au coin inférieur droit, selon le même angle. Au centre gauche, une étoile plus grande est entourée d'un cercle. Cette étoile présente les pics de diffraction caractéristiques du télescope Webb, ainsi qu'un arc blanc sur sa droite, dont le bord circulaire part du centre de l'étoile. Le centre est principalement rempli de gaz bleu. Une étoile centrale particulièrement brillante y brille. Le gaz à droite est d'un orange plus foncé. De petits points lumineux sont disséminés sur l'image. Les sources les plus brillantes présentent de vastes pics de diffraction à huit branches.
Les observations sensibles dans l'infrarouge moyen de Webb de la protoétoile, cataloguée EC 53, montrent également que les puissants vents du disque de l'étoile catapultent probablement ces cristaux dans des endroits éloignés, comme le bord incroyablement froid de son disque protoplanétaire où des comètes peuvent éventuellement se former.
« Les écoulements stratifiés d'EC 53 pourraient soulever ces silicates cristallins nouvellement formés et les transporter vers l'extérieur, comme s'ils empruntaient une autoroute cosmique », explique Jeong-Eun Lee, auteure principale d'un article paru dans Nature et professeure à l'Université nationale de Séoul, en Corée du Sud. « Le télescope Webb nous a non seulement permis de déterminer précisément les types de silicates présents dans la poussière proche de l'étoile, mais aussi leur position avant et pendant une éruption. »
Image : Protoétoile EC 53 dans la nébuleuse du Serpent (image NIRCam)
Les rectangles verticaux noirs en bas à gauche et en haut à droite de l'image rectangulaire de la nébuleuse du Serpent, indiquent des données manquantes. Une jeune région de formation d'étoiles est remplie de fines couches de gaz et de poussière orange, rouges et bleues. Le coin supérieur gauche de l'image est principalement occupé par de la poussière orange, au sein de laquelle on distingue plusieurs petits panaches de gaz rouge s'étendant du coin supérieur gauche au coin inférieur droit, selon le même angle. Au centre gauche, une étoile plus grande est entourée d'un cercle. Cette étoile présente les pics de diffraction caractéristiques du télescope Webb, ainsi qu'un arc blanc sur sa droite, dont le bord circulaire part du centre de l'étoile. Le centre est principalement rempli de gaz bleu. Une étoile centrale particulièrement brillante y brille. Le gaz à droite est d'un orange plus foncé. De petits points lumineux sont disséminés sur l'image. Les sources les plus brillantes présentent de vastes pics de diffraction à huit branches.
L'équipe a utilisé l'instrument MIRI (Mid-Infrared Instrument) du télescope Webb pour recueillir deux séries de spectres très détaillés afin d'identifier des éléments et des molécules spécifiques, et de déterminer leurs structures. Ensuite, elle a cartographié avec précision la position de chaque élément, aussi bien lorsque EC 53 est « calme » (mais continue de grignoter progressivement son disque) que lorsqu'il est plus actif (phase d'éruption).
Cette étoile, étudiée depuis des décennies par notre équipe et d'autres, présente un comportement très prévisible. (D'autres jeunes étoiles connaissent des éruptions irrégulières, ou dont les éruptions durent des centaines d'années.) Environ tous les 18 mois, EC 53 entame une phase d'éruptions explosives d'une centaine de jours, accélérant son rythme et dévorant littéralement le gaz et la poussière environnants, tout en éjectant une partie de la matière absorbée sous forme de puissants jets et écoulements. Ces expulsions peuvent projeter certains des cristaux nouvellement formés aux confins du disque protoplanétaire de l'étoile.
« Même en tant que scientifique, je suis stupéfait de découvrir des silicates spécifiques dans l'espace, comme la forstérite et l'enstatite près d'EC 53 », a déclaré Doug Johnstone, co-auteur de l'étude et chercheur principal au Conseil national de recherches du Canada. « Ce sont des minéraux courants sur Terre. Le silicate est le principal constituant de notre planète. » Depuis des décennies, la recherche a également permis d'identifier des silicates cristallins non seulement sur les comètes de notre système solaire, mais aussi dans des disques protoplanétaires lointains autour d'étoiles légèrement plus anciennes, sans toutefois parvenir à déterminer comment ils y étaient parvenus. Grâce aux nouvelles données du télescope Webb, les chercheurs comprennent désormais mieux comment ces conditions sont possibles.
« Il est incroyablement impressionnant de constater que Webb peut non seulement nous révéler autant de choses, mais aussi nous indiquer précisément où se trouve chaque élément », a déclaré Joel Green, co-auteur de l'étude et scientifique en charge de l'instrumentation au Space Telescope Science Institute de Baltimore, dans le Maryland. « Notre équipe de recherche a cartographié le mouvement des cristaux dans tout le système. Nous avons démontré comment l'étoile crée et distribue ces particules ultrafines, chacune étant nettement plus petite qu'un grain de sable. »
Les données MIRI du télescope Webb révèlent clairement les jets étroits et rapides de gaz chaud près des pôles de l'étoile, ainsi que les flux légèrement plus froids et plus lents provenant de la zone la plus interne et la plus chaude du disque qui alimente l'étoile. L'image ci-dessus, prise par un autre instrument du télescope Webb, NIRCam (caméra proche infrarouge), montre un ensemble de vents et de lumière diffusée du disque d'EC 53 sous la forme d'un demi-cercle blanc incliné vers la droite. Ses vents s'écoulent également dans la direction opposée, approximativement derrière l'étoile, mais en lumière proche infrarouge, cette région apparaît sombre. Ses jets sont trop petits pour être distingués.
Image : Cristallisation et mouvement des silicates près de la protoétoile EC 53 (Illustration)
L'illustration montre une petite sphère jaune au centre, entourée, de haut en bas et de gauche à droite, par un demi-cercle en forme de crêpe aux bords arrondis. Ce demi-cercle, percé d'un trou en son centre, ne touche pas l'étoile. Il est jaune vif près de l'étoile, orange vers le centre et rougeâtre sur ses bords arrondis. Plusieurs grandes flèches turquoise sont disposées à l'intérieur du demi-cercle. Deux flèches partent de la zone la plus proche de l'étoile, aux extrémités gauche et droite du disque jaune. Chacune pointe vers le haut, à gauche ou à droite. Deux autres grandes flèches turquoise apparaissent à l'extrême gauche et à l'extrême droite, suivant une courbe initiée par les premières, et pointant vers le bas, vers les bords les plus éloignés du demi-cercle. De petits points turquoise partent du point de départ des flèches, les suivant, mais sont également intégrés au demi-cercle, formant une ligne droite du centre vers l'extérieur. Une légère brume rouge s'étend de l'étoile en diagonale inférieure gauche, sur un fond noir.
Regardez vers l'avenir
EC 53 est encore enveloppée de poussière et pourrait le rester pendant encore 100 000 ans. Sur des millions d'années, tandis que le disque d'une jeune étoile se remplit abondamment de minuscules grains de poussière et de cailloux, d'innombrables collisions se produisent, pouvant lentement accumuler une variété de roches plus importantes, menant finalement à la formation de planètes telluriques et de géantes gazeuses. Lorsque le disque se stabilise, l'étoile elle-même et les planètes rocheuses achèvent leur formation, la poussière se dissipe en grande partie (ne masquant plus la vue) et une étoile semblable au Soleil subsiste au centre d'un système planétaire désormais débarrassé de ses particules, parsemé de silicates cristallins.
EC 53 fait partie de la nébuleuse du Serpent, située à 1 300 années-lumière de la Terre et regorgeant d'étoiles en formation active.
Le télescope spatial James Webb est le principal observatoire spatial au monde. Webb résout les mystères de notre système solaire, observe les mondes lointains autour d'autres étoiles et explore les structures et les origines mystérieuses de notre univers ainsi que notre place en son sein. Webb est un programme international dirigé par la NASA en collaboration avec ses partenaires, l'ESA (Agence spatiale européenne) et l'ASC (Agence spatiale canadienne).
Fourni par la NASA
Cette étoile, étudiée depuis des décennies par notre équipe et d'autres, présente un comportement très prévisible. (D'autres jeunes étoiles connaissent des éruptions irrégulières, ou dont les éruptions durent des centaines d'années.) Environ tous les 18 mois, EC 53 entame une phase d'éruptions explosives d'une centaine de jours, accélérant son rythme et dévorant littéralement le gaz et la poussière environnants, tout en éjectant une partie de la matière absorbée sous forme de puissants jets et écoulements. Ces expulsions peuvent projeter certains des cristaux nouvellement formés aux confins du disque protoplanétaire de l'étoile.
« Même en tant que scientifique, je suis stupéfait de découvrir des silicates spécifiques dans l'espace, comme la forstérite et l'enstatite près d'EC 53 », a déclaré Doug Johnstone, co-auteur de l'étude et chercheur principal au Conseil national de recherches du Canada. « Ce sont des minéraux courants sur Terre. Le silicate est le principal constituant de notre planète. » Depuis des décennies, la recherche a également permis d'identifier des silicates cristallins non seulement sur les comètes de notre système solaire, mais aussi dans des disques protoplanétaires lointains autour d'étoiles légèrement plus anciennes, sans toutefois parvenir à déterminer comment ils y étaient parvenus. Grâce aux nouvelles données du télescope Webb, les chercheurs comprennent désormais mieux comment ces conditions sont possibles.
« Il est incroyablement impressionnant de constater que Webb peut non seulement nous révéler autant de choses, mais aussi nous indiquer précisément où se trouve chaque élément », a déclaré Joel Green, co-auteur de l'étude et scientifique en charge de l'instrumentation au Space Telescope Science Institute de Baltimore, dans le Maryland. « Notre équipe de recherche a cartographié le mouvement des cristaux dans tout le système. Nous avons démontré comment l'étoile crée et distribue ces particules ultrafines, chacune étant nettement plus petite qu'un grain de sable. »
Les données MIRI du télescope Webb révèlent clairement les jets étroits et rapides de gaz chaud près des pôles de l'étoile, ainsi que les flux légèrement plus froids et plus lents provenant de la zone la plus interne et la plus chaude du disque qui alimente l'étoile. L'image ci-dessus, prise par un autre instrument du télescope Webb, NIRCam (caméra proche infrarouge), montre un ensemble de vents et de lumière diffusée du disque d'EC 53 sous la forme d'un demi-cercle blanc incliné vers la droite. Ses vents s'écoulent également dans la direction opposée, approximativement derrière l'étoile, mais en lumière proche infrarouge, cette région apparaît sombre. Ses jets sont trop petits pour être distingués.
Image : Cristallisation et mouvement des silicates près de la protoétoile EC 53 (Illustration)
L'illustration montre une petite sphère jaune au centre, entourée, de haut en bas et de gauche à droite, par un demi-cercle en forme de crêpe aux bords arrondis. Ce demi-cercle, percé d'un trou en son centre, ne touche pas l'étoile. Il est jaune vif près de l'étoile, orange vers le centre et rougeâtre sur ses bords arrondis. Plusieurs grandes flèches turquoise sont disposées à l'intérieur du demi-cercle. Deux flèches partent de la zone la plus proche de l'étoile, aux extrémités gauche et droite du disque jaune. Chacune pointe vers le haut, à gauche ou à droite. Deux autres grandes flèches turquoise apparaissent à l'extrême gauche et à l'extrême droite, suivant une courbe initiée par les premières, et pointant vers le bas, vers les bords les plus éloignés du demi-cercle. De petits points turquoise partent du point de départ des flèches, les suivant, mais sont également intégrés au demi-cercle, formant une ligne droite du centre vers l'extérieur. Une légère brume rouge s'étend de l'étoile en diagonale inférieure gauche, sur un fond noir.
Regardez vers l'avenir
EC 53 est encore enveloppée de poussière et pourrait le rester pendant encore 100 000 ans. Sur des millions d'années, tandis que le disque d'une jeune étoile se remplit abondamment de minuscules grains de poussière et de cailloux, d'innombrables collisions se produisent, pouvant lentement accumuler une variété de roches plus importantes, menant finalement à la formation de planètes telluriques et de géantes gazeuses. Lorsque le disque se stabilise, l'étoile elle-même et les planètes rocheuses achèvent leur formation, la poussière se dissipe en grande partie (ne masquant plus la vue) et une étoile semblable au Soleil subsiste au centre d'un système planétaire désormais débarrassé de ses particules, parsemé de silicates cristallins.
EC 53 fait partie de la nébuleuse du Serpent, située à 1 300 années-lumière de la Terre et regorgeant d'étoiles en formation active.
Le télescope spatial James Webb est le principal observatoire spatial au monde. Webb résout les mystères de notre système solaire, observe les mondes lointains autour d'autres étoiles et explore les structures et les origines mystérieuses de notre univers ainsi que notre place en son sein. Webb est un programme international dirigé par la NASA en collaboration avec ses partenaires, l'ESA (Agence spatiale européenne) et l'ASC (Agence spatiale canadienne).
Fourni par la NASA
