Cette image a été publiée pour fêter les 25 ans du télescope spatial Hubble. On y découvre l’amas de Westerlund 2 que des chercheurs de l’université du Maryland (États-Unis) viennent d’éclairer d’une nouvelle lumière. © NASA, ESA, the Hubble Heritage Team (STScI/AURA), A. Nota (ESA/STScI), and the Westerlund 2 Science Team
Sciences

Irruption dans un chaudron bouillonnant où naissent des étoiles

ActualitéClassé sous :formation d'étoiles , voie lactée , infrarouge

L'amas d'étoiles Westerlund 2 a été découvert dans les années 1960. Aujourd'hui, il livre enfin quelques-uns de ses secrets. Grâce à une image haute résolution de la bulle bouillonnante dans laquelle il forme des étoiles.

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[EN VIDÉO] Une simulation incroyablement réaliste donne naissance à des étoiles  Pour percer les secrets de la formation des étoiles, les astronomes comptent sur des simulations. Celle mise au point par une équipe de chercheurs parmi lesquels des astrophysiciens de l’université Northwestern (États-Unis) est la plus réaliste et la plus haute définition à ce jour. Elle montre une masse de gaz – ici, de 20.000 fois la masse du Soleil, mais elle peut être modulée, de dizaines à des millions de fois la masse du Soleil - flottant dans la galaxie. Au fur et à mesure que le nuage de gaz évolue, il forme des structures qui s'effondrent et se brisent en morceaux. Elles finissent par former des étoiles. Une fois que les étoiles se forment, elles lancent des jets de gaz vers l'extérieur depuis les deux pôles, perçant à travers le nuage environnant. Le processus se termine lorsqu'il n'y a plus de gaz pour former plus d'étoiles. © Michael Grudić, Université Northwestern 

Westerlund 2. C'est un amas stellaire de la Voie lactée. Un amas géant situé en direction de la constellation de la Carène, à quelque 20.000 années-lumière de la Terre. Il est constitué de 3.000 étoiles âgées de seulement deux millions d'années. Parmi elles, des étoiles extrêmement chaudes et brillantes. Il y a même l'une des étoiles les plus massives jamais observées : WR 20a et ses 83 masses solaires.

Des chercheurs de l’université du Maryland (États-Unis) viennent, pour la première fois, d'obtenir une image haute résolution de l'amas Westerlund 2. Elle montre que cet amas ouvert est entouré d'une bulle de gaz. Une seule bulle de gaz. Et non deux comme les astronomes le supposaient jusqu'alors.

« Lorsque des étoiles massives se forment, elles éjectent des protons, des électrons et des atomes de métaux lourds de manière beaucoup plus puissante que lorsqu'une étoile semblable à notre Soleil se forme, explique Maitraiyee Tiwari, astronomie à l'Université du Maryland, dans un communiquéCes éjections forment ce que les chercheurs appellent les vents stellaires, et les vents stellaires extrêmes sont capables de souffler et de constituer des bulles dans les nuages ​​​de gaz froids et denses environnants ».

Les chercheurs de l’université du Maryland (Etats-Unis) ont étudié l’amas Westerlund 2 grâce à l’Observatoire stratosphérique pour l’astronomie infrarouge alias Sofia, un télescope embarqué à bord d’un 747. © Carla Thomas, Nasa

Toujours des étoiles en formation

Comme dans un chaudron bouillonnant, les bulles qui entourent les amas d’étoiles se mêlent aux gaz environnants. De quoi rendre leur observation difficile. Les images - dans le domaine radio ou submillimétrique - dont disposaient jusqu'alors les chercheurs ne permettaient pas de se faire une idée précise de la bulle centrée sur l'amas Westerlund 2. Les astronomes pensaient même qu'il pouvait y en avoir deux. Et puis, les chercheurs de l'université du Maryland ont eu l'idée de s'appuyer sur des mesures effectuées par l'Observatoire stratosphérique pour l'astronomie infrarouge. De son petit nom, Sofia. C'est un télescope aéroporté d'un peu moins de trois mètres.

La nébuleuse galactique RCW 49 est l’une des régions de formation d’étoiles les plus actives de la Voie lactée. En son cœur, l’amas Westerlund 2 étudié par les chercheurs de l’université du Maryland. © Nasa, JPL Caltech, E. Churchwell, Université du Wisconsin

Grâce à ces mesures dans l'infrarouge, les astronomes ont pu observer le mouvement du carbone ionisé qui constitue la coquille de la bulle entourant Westerlund 2. Un indispensable pour se faire une image claire de la bulle en question. Ils ont notamment pu déterminer si - et à quelle vitesse - le carbone se dirigeait ou s'éloignait de la Terre. En combinant ces mesures avec des informations obtenues dans le reste du spectre électromagnétique, ils ont créé une image en 3D du bord extérieur de la bulle.

De quoi permettre aux chercheurs de nous raconter l'histoire de cette bulle. Elle a « explosé » d'un côté il y a environ un million d'années. Un flux de gaz chargé, du plasma, s'est alors écoulé dans l'espace. Ralentissant l'expansion de la bulle et suspendant le processus de formation d’étoiles. Mais la naissance d'une nouvelle étoile brillante il y a 200.000 à 300.000 ans a, en quelque sorte, rechargé le système avec un nouveau vent stellaire qui a redynamisé la bulle. Celle-ci a recommencé à s'étendre plus rapidement. Aujourd'hui encore, de nouvelles étoiles s'y forment. Et cela devrait durer un moment. Avec des étoiles formées de moins en moins massives toutefois.

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