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James-Webb a scruté en détail l’intérieur de la nébuleuse d’Orion

James-Webb a scruté en détail l’intérieur de la nébuleuse d’Orion

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Comme l’avait annoncé la NASA il y a plus d’un an, le télescope spatial James-Webb portera son attention, entre autres, au cours des premiers mois de son exploitation scientifique sur la nébuleuse d’Orion, et plus précisément sur ce qui est nommé par les astronomes, la « barre d’Orion ». Ce programme est mis en œuvre sous la houlette de l’IRAP dans le cadre du Director’s Discretionary-Early Release, qui vise à offrir « du temps d’observation à des projets sélectionnés au début de la mission du télescope », indiquait l’Agence spatiale.

La « barre d'Orion » est la structure en diagonale visible au centre de l'image, observée avec l'instrument NIRCam du télescope James-Webb. L'étoile très brillante au premier-plan est θ2 Orionis A, elle appartient à l'amas du Trapèze dont les membres les plus brillants sont hors-champ, en direction du bord haut droit de l'image. Grâce à JWST, les astronomes peuvent étudier en détail les interactions des rayonnements ultraviolets des étoiles massives du Trapèze avec le mur de gaz et de poussière qu'est la « barre d'Orion ». Crédit : NASA, ESA, CSA, Data reduction and analysis : PDRs4All ERS Team; graphical processing S. Fuenmayor & O. Berné

Qu’est-ce que la barre d’Orion ?

Le choix s’est porté notamment sur cette région de la nébuleuse d’Orion, un vaste et célèbre complexe de gaz et de poussière où se forment des étoiles, distante de seulement 1 300 années-lumière. Ce qui est très proche de nous à l’échelle de l’Univers et constitue donc une cible idéale pour les chercheurs qui veulent étudier en détail, dans différentes longueurs d’onde, ce qui se trame à l’intérieur de cette forge d’étoiles.

La « barre d’Orion », est toute proche du foyer lumineux du nuage : l’amas du Trapèze, c’est-à-dire un groupe de très jeunes étoiles dont certaines, pleines d’ardeurs, transforment radicalement leur environnement. Les plus brillantes d’entre elles, visibles dans une lunette ou un télescope, composent un astérisme en forme de trapèze qui donnera son nom à cette communauté. Toutes sont encore des nouveaux et n’ont gère plus de 300 000 ans. Les plus massives débordent d’énergie et ce sont leurs puissants rayonnements ultraviolets qui érodent cette partie de la nébuleuse. Ce ne sont encore que des bébés et visiblement, elles creusent leurs nids. Les nuages de gaz et de poussière les plus ténus autour d’elles s’amenuisent face à la fulgurance des plus ardentes, et les régions plus denses forment des poches de résistance, à l’intérieur desquelles peuvent se cacher des embryons d’étoiles, des cocons.

Détails visibles à l'intérieur de la nébuleuse d'Orion capturés par le JWST. Crédit : NASA, ESA, CSA, Data reduction and analysis : PDRs4All ERS Team; graphical processing S. Fuenmayor & O. Berné

Dans ce champ immense du nuage moléculaire d’Orion, le plus proche de la Terre donc, des étoiles y sont déjà nées, depuis des millions d’années, et d’autres entrent, depuis quelques années, quelques mois, en gestation, après que les conditions soient réunies. La nébuleuse d’Orion est une forge d’étoiles active à l’image de ce qui existait dans toutes les galaxies il y a plusieurs milliards d’années. « Nous pensons qu’à cette époque, de nombreuses galaxies de l’Univers renfermaient des Nébuleuses d’Orion, expliquait en mai 2021 dans le communiqué de la NASA, Olivier Berné, astronome à l’IRAP, à Toulouse, et qui a participé à la réalisation des images prises récemment par James-Webb. Nous pensons que la barre d’Orion peut être représentative des conditions physiques – du champ de rayonnement ultraviolet en l’occurrence – régnant dans ce que l’on appelle les ‘galaxies à sursaut’ qui dominent l’ère de la formation des étoiles, lorsque l’univers avait environ la moitié de son âge actuel [soit il y a entre 6 et 7 milliards d’années, NDLR]. »

Au cœur de la nébuleuse d'Orion, l'amas du Trapèze et ses quatre étoiles les plus brillantes qui se distinguent nettement au centre. Leur puissant rayonnement ultraviolet transforme complètement la région. La « barre d'Orion » est visible en diagonale en bas à gauche de cette image d'Hubble. Crédit : NASA, ESA, Massimo Robberto (STScI, ESA), Hubble Space Telescope Orion Treasury Project Team IMAGE PROCESSING: Alyssa Pagan (STScI)

Pour les astronomes, la « barre d’Orion » constitue un relief, ou plutôt une « crête » sur le front des puissants rayonnements des étoiles massives de l’amas du Trapèze (hors champ sur les images de Webb). C’est ce qu’ils appellent une « région de photodissociation », ou PDR. Aussi, avec la vision pénétrante dans l’infrarouge de James-Webb, les chercheurs sondent-ils en profondeur cette région fortement en interaction avec les torrents d’ultraviolets émis par les jeunes étoiles, et suivent ainsi leur impact sur les filaments les plus froids et sombres, les turbulences, les étapes qui se succèdent dans la photodissociation, les résistances des cocons d’étoiles et des disques protoplanètaires aux chocs, etc. Et tout cela n’a rien d’homogène, les astronomes ayant constaté qu’une sorte de mille-feuilles se forme sur le front.

Schéma détaillant la « région de photodissociation » où se produisent les interactions entre la « barre d'Orion » et les rayonnements ultraviolets des étoiles massives du Trapèze. Crédit : NASA, ESA, CSA, Pam Jeffries (STScI), PDRs4ALL ERS Team

« Les études de météorites suggèrent que le Système solaire s’est formé dans une région similaire à la nébuleuse d’Orion, écrivait il y a un an la NASA. Observer la barre d’Orion permet donc de mieux comprendre notre passé. Elle constitue un modèle pour comprendre les toutes premières étapes de la formation du Système solaire ».

Les chercheurs qui ont mené l’enquête avec le JWST publieront bientôt leurs résultats. Pour patienter, nous pouvons admirer les détails de cette zone très étudiée. Il y a une multitude de choses qui se produisent sur cette scène qui s’étend sur sur plusieurs dizaines d’années-lumière.

« Image bonus » : partie nord de la nébuleuse d'Orion observée avec le détecteur A de la caméra NIRCam du JWST. Crédit : NASA, ESA, CSA, Data reduction and analysis : PDRs4All ERS Team; graphical processing S. Fuenmayor & O. Berné