Installé sur le VLT, l’instrument infrarouge Hawk-1 a sondé les profondeurs encore inexplorées de la grande nébuleuse d’Orion. En plus d’être spectaculaire, l’image obtenue révèle l’existence d’un nombre de naines brunes et d’objets de masse planétaire dix fois supérieur au nombre d’objets connus. Cette découverte questionne le scénario classique de formation des étoiles d’Orion.

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    Une équipe internationale a utilisé la toute-puissance de Hawk-I, un instrument infrarouge installé sur le VLT (Very Large TelescopeVery Large Telescope), pour capturer la vue la plus profonde et la plus compréhensive à ce jour de la nébuleuse d’Orion. D'une beauté à couper le souffle, l'image qui en résulte a révélé une abondance élevée de naines brunes de faible luminositéluminosité et d'objets isolés de masse planétaire. La présence de ces objets de faible masse renseigne sur l'histoire de la formation stellaire au cœur même de cette nébuleuse située à près de 1.400 années-lumière de la Terre.

    Célèbre nébuleuse, Messier 42 (M 42) s'étend sur quelque 24 années-lumière à l'intérieur de la constellation d'Orion. Depuis la Terre, à l'œilœil nu (quand le ciel nocturnenocturne est beau), elle présente l'aspect d'une tache floue au niveau de l'épée de cette figure mythologique. Comme dans d'autres nébuleuses, e rayonnement ultravioletultraviolet émis par les jeunes étoilesétoiles chaudes l'illumine, ionise le gazgaz qu'elle renferme et lui confère cette brillance.

    Pour l'amateur de beautés célestes, la relative proximité de la nébuleuse d’Orion offre un magnifique spectacle. Pour l'astronomeastronome, elle en fait un laboratoire de test idéal des scénarios de formation stellaire. Son observation permet de mieux comprendre les processus ainsi que l'histoire de la formation stellaire, et de connaître le nombre d'étoiles de masses différentes qui se sont formées.

    Sur cette image figurent quelques éléments marquants d’une nouvelle image spectaculaire de la zone de formation stellaire de la nébuleuse d’Orion. © Eso, H. Drass <em>et al.</em>

    Sur cette image figurent quelques éléments marquants d’une nouvelle image spectaculaire de la zone de formation stellaire de la nébuleuse d’Orion. © Eso, H. Drass et al.

    Surprise : une multitude de petits objets lovés dans la nébuleuse

    Amelia Bayo (université de Valparaiso, au Chili, institut Max-PlanckPlanck dédié à l'astronomie, Königstuhl, en Allemagne), coauteure de la présente étude et membre de l'équipe de recherche, explique toute l'importance de ce laboratoire céleste : « Déterminer le nombre d'objets de faible masse présents au sein de la nébuleuse d'Orionnébuleuse d'Orion permet de contraindre les théories actuelles de formation stellaire. Nous réalisons aujourd'hui que le processus de formation de ces objets de faible masse dépend étroitement de leur environnement ».

    Cette nouvelle image a suscité un réel engouement parce qu'elle révèle l'existence insoupçonnée d'un grand nombre d'objets de très faible masse, ce qui invite à penser que la nébuleuse engendre probablement bien plus d'objets de faible masse que d'autres régions de formation stellaire situées à plus grande proximité de la Terre et caractérisées par une plus faible activité.

    Les astronomes recensent le nombre d'objets de masses différentes qui se sont formés au sein de régions semblables à la nébuleuse d’Orion afin de mieux comprendre le processus de formation stellaire (pour établir la « Fonction de masse initiale », ou IMF). Avant cette étude, les objets arboraient en majorité des masses voisines du quart de celle de notre SoleilSoleil. La découverte, au sein de la nébuleuse d'Orion, d'un grand nombre de nouveaux objets de masses nettement inférieures se traduit par l'existence d'un second maximum, positionné à une valeur bien inférieure, sur la courbe de distribution des étoiles en fonction de leurs masses.


    Cette séquence vidéo effectue une comparaison entre l’image infrarouge de la région de formation stellaire de la nébuleuse d’Orion, résultant de la superposition de multiples clichés acquis par la caméra infrarouge Hawk-1 installée sur le VLT, et une image de cette même région acquise dans le visible au moyen de la caméra WFI du télescope MPG/ESO de 2,2 mètres. Le signal infrarouge capturé par Hawk-1 permet de pénétrer les régions poussiéreuses de la nébuleuse, et de révéler la présence de nombreuses jeunes étoiles normalement invisibles, et aussi de mettre en lumière divers éléments curieux générés par les très jeunes étoiles, ainsi que les jets qu’elles expulsent. © Eso, H. Drass, Igor Chekalin, Johan B. Monell (musique)

    Du travail pour l'E-ELT

    Ces observations invitent par ailleurs à penser que le nombre d'objets de dimension planétaire doit être nettement supérieur aux estimations antérieures. La technologie requise pour observer ces objets facilement n'existe pas à ce jour. Une telle mission incombera au futur E-ELTE-ELT de l'Eso, programmé pour être opérationnel dès 2024.

    « Notre résultat me semble augurer d'une nouvelle ère dans notre connaissance de la formation planétaire et stellaire, s'enthousiasme Holger Drass (Institut d'astronomie à l'université de la Ruhr, en Allemagne et université Pontificale catholique du Chili, à Santiago), principal auteur de cette étude publiée dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Tant de planètes se situent à la limite de nos capacités d'observation actuelles qu'à mon sens, nous ne pouvons qu'espérer découvrir une multitude de planètes de taille inférieure à celle de la Terre au moyen de l'E-ELT. »