Une nouvelle image saisissante de Webb montrant l'alignement des jets bipolaires confirme les théories de la formation d'étoiles

Pour la première fois, un phénomène que les astronomes espéraient depuis longtemps imager directement a été capturé par la caméra proche infrarouge (NIRCam) du télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA. Dans cette superbe image de la nébuleuse du Serpens, la découverte se situe dans la zone nord de cette jeune région de formation d'étoiles proche.

Crédits : NASA, ESA, CSA, STScI, K. Pontoppidan (Jet Propulsion Laboratory de la NASA), J. Green (Space Telescope Science Institute)

Les astronomes ont découvert un groupe intrigant d’écoulements protostellaires, formés lorsque des jets de gaz crachés par des étoiles nouveau-nées entrent en collision avec du gaz et de la poussière proches à grande vitesse. Généralement, ces objets ont diverses orientations au sein d’une même région. Ici, cependant, ils sont tous inclinés dans la même direction, au même degré, comme la neige fondante qui tombe pendant une tempête.

La découverte de ces objets alignés, rendue possible uniquement par la résolution spatiale et la sensibilité exquises de Webb aux longueurs d'onde du proche infrarouge, fournit des informations sur les principes fondamentaux de la naissance des étoiles. Alors, quel est le rapport entre l’alignement des jets stellaires et la rotation de l’étoile ? Lorsqu’un nuage de gaz interstellaire s’effondre sur lui-même pour former une étoile, il tourne plus rapidement. La seule façon pour le gaz de continuer à se déplacer vers l’intérieur est de supprimer une partie du spin (appelé moment cinétique).

Un disque de matière se forme autour de la jeune étoile pour transporter la matière vers le bas, comme un tourbillon autour d'un drain. Les champs magnétiques tourbillonnants dans le disque interne projettent une partie du matériau dans des jets jumeaux qui sont projetés vers l'extérieur dans des directions opposées, perpendiculairement au disque de matériau.

Sur l’image Webb, ces jets sont identifiés par des stries rouge vif et grumeleuses, qui sont des ondes de choc provoquées lorsque le jet heurte le gaz et la poussière environnants. Ici, la couleur rouge indique la présence d’hydrogène moléculaire et de monoxyde de carbone. Webb peut imager ces étoiles extrêmement jeunes et leurs sorties, qui étaient auparavant obstruées aux longueurs d'onde optiques.

Cette vidéo zoomée montre l'emplacement relatif de la nébuleuse du Serpens dans le ciel. Cela commence par une photo au sol du regretté astrophotographe Akira Fujii, puis passe à une plaque du Digitized Sky Survey. Ensuite, une image du télescope spatial Spitzer de la NASA apparaît, et enfin la vidéo arrive à l'image de Serpens du télescope spatial James Webb NASA/ESA/CSA. Crédit : NASA, ESA, CSA, A. Pagan (STScI) ; Remerciements : Akira Fujii, Digitized Sky Survey, Spitzer Space Telescope

Les astronomes affirment qu'il existe quelques forces susceptibles de modifier la direction des flux sortants au cours de cette période de la vie d'une jeune étoile. Une première solution est lorsque les étoiles binaires tournent les unes autour des autres et vacillent dans leur orientation, tordant la direction des flux sortants au fil du temps.

Étoiles de la nébuleuse du Serpens

La nébuleuse du Serpens n’a qu’un ou deux millions d’années, ce qui est très jeune en termes cosmiques. Elle abrite également au centre de cette image un amas particulièrement dense d'étoiles en formation récente (âgées d'environ 100 000 ans), dont certaines finiront par atteindre la masse de notre soleil.

Serpens est une nébuleuse par réflexion, ce qui signifie qu'il s'agit d'un nuage de gaz et de poussière qui ne crée pas sa propre lumière mais brille en réfléchissant la lumière des étoiles proches ou à l'intérieur de la nébuleuse.

Crédits : NASA, ESA, CSA, STScI, K. Pontoppidan (Jet Propulsion Laboratory de la NASA), J. Green (Space Telescope Science Institute), N. Bartmann (ESA/Webb) ; Musique : Tonelabs - Le Nord Rouge

Ainsi, dans toute la région de cette image, des filaments et des mèches de différentes teintes représentent la lumière des étoiles réfléchie par des protoétoiles encore en formation dans le nuage. Dans certaines zones, il y a de la poussière devant ce reflet, qui apparaît ici dans une teinte orange et diffuse.

Cette région a été le foyer d'autres découvertes fortuites, notamment la « Bat Shadow » battante, qui a gagné son nom lorsque les données de 2020 du télescope spatial Hubble de la NASA/ESA ont révélé qu'elle battait ou se déplaçait. Cette fonctionnalité est visible au centre de l'image Webb.

Études futures

L’image époustouflante et la découverte fortuite des objets alignés ne sont en réalité que la première étape de ce programme scientifique. L’équipe va maintenant utiliser le NIRSpec (spectrographe proche infrarouge) de Webb pour étudier la composition chimique du nuage.

Les astronomes souhaitent déterminer comment les produits chimiques volatils survivent à la formation des étoiles et des planètes. Les composés volatils sont des composés qui se subliment ou passent directement d'un solide à un gaz, à une température relativement basse, notamment l'eau et le monoxyde de carbone. Ils compareront ensuite leurs découvertes aux quantités trouvées dans les disques protoplanétaires d’étoiles de type similaire.

Fourni par l'ESA