Le télescope spatial James Webb a produit des images de la nébuleuse d’Orion, située à environ 1 300 années-lumière de la Terre. Selon la NASA, l’utilisation de la caméra NIRCam permet de percer les nuages de poussière pour observer la formation d’étoiles et de systèmes planétaires naissants. Ce projet est le fruit d’une collaboration internationale entre la NASA, l’Agence spatiale européenne (ESA) et l’Agence spatiale canadienne (ASC).
Le rôle de l’infrarouge pour percer la poussière cosmique
La nébuleuse d’Orion est l’une des régions de formation d’étoiles les plus actives et les plus proches de notre système solaire. Pour les télescopes optiques, comme Hubble, une grande partie de cette activité reste cachée derrière d’épaisses couches de gaz et de poussière. La lumière visible ne peut pas traverser ces obstacles car elle est diffusée par les grains de poussière.
Le télescope James Webb utilise l’infrarouge proche et moyen. Cette longueur d’onde traverse la poussière. L’instrument NIRCam (Near-Infrared Camera) capte ainsi la chaleur et la lumière des étoiles encore enfouies dans leur cocon gazeux. Ce processus permet de voir des objets qui étaient totalement opaques auparavant. Pour optimiser cette capture, le miroir primaire du télescope est composé de 18 segments hexagonaux en béryllium, recouverts d’une fine couche d’or pour maximiser la réflexion de la lumière infrarouge.
L’image montre des structures filamenteuses et des amas d’étoiles. La précision du miroir de 6,5 mètres du télescope permet de distinguer des détails fins dans les nuages moléculaires. Ces données aident les astronomes à cartographier la densité du gaz et la température des zones de naissance stellaire. Le télescope opère depuis le point de Lagrange L2, situé à environ 1,5 million de kilomètres de la Terre, une position qui lui permet de rester stable et protégé de la chaleur émise par le Soleil et la Terre.
L’observation des disques protoplanétaires
L’un des aspects les plus précis de ces observations concerne les proplyds, ou disques protoplanétaires. Ce sont des disques de gaz et de poussière qui entourent les jeunes étoiles. C’est dans ces structures que se forment les planètes. Si le télescope Hubble avait déjà permis d’identifier ces disques, le James Webb peut en sonder la structure interne grâce à sa résolution supérieure.
Selon les analyses de la NASA, le rayonnement intense des étoiles massives environnantes érode ces disques. Le James Webb permet d’observer cette interaction, un processus appelé photo-évaporation. Les images révèlent des formes de « gouttes » où le gaz est poussé par le vent stellaire des étoiles les plus brillantes de l’amas du Trapèze. Ces étoiles massives, principalement de type O et B, émettent un flux ultraviolet puissant qui ionise le gaz environnant.
L’observation de ces régions nous permet de comprendre comment notre propre système solaire s’est formé il y a des milliards d’années.
Jane Rigby, astronome à l’Institut des sciences spatiales de l’université Johns Hopkins
L’étude de ces disques est cruciale pour déterminer le temps dont dispose une étoile pour accumuler assez de matière et créer des planètes rocheuses ou gazeuses avant que le gaz ne soit dispersé. La survie de ces disques face au rayonnement du Trapèze détermine si un système planétaire peut atteindre maturité.
La structure de la barre d’Orion et l’ionisation
L’imagerie cible également la « barre d’Orion », une région où le gaz est ionisé par le rayonnement ultraviolet des étoiles massives. Cette zone marque la frontière entre le nuage moléculaire froid et le milieu interstellaire chaud. C’est un front de choc où la matière est compressée.
L’instrument MIRI (Mid-Infrared Instrument) complète les données de NIRCam. Il identifie les molécules organiques et les grains de poussière. MIRI fonctionne à des longueurs d’onde plus longues, allant jusqu’à 28 microns, et nécessite un cryorefroidisseur pour maintenir ses détecteurs à une température extrêmement basse, environ 7 kelvins. Ces observations montrent comment le front d’ionisation comprime le gaz, ce qui peut déclencher la naissance de nouvelles étoiles par un effet de domino.
Les chercheurs observent des poches de gaz dense qui s’effondrent sous leur propre gravité. Ce phénomène, appelé fragmentation, crée des systèmes d’étoiles multiples. Le James Webb distingue ces proto-étoiles individuelles là où les instruments précédents ne voyaient qu’une seule source lumineuse floue. L’analyse des signatures spectrales permet ainsi de distinguer la composition chimique du gaz et de la poussière dans ces zones de compression.
Les prochaines étapes de l’analyse
L’analyse des données se poursuit pour quantifier la masse exacte des disques protoplanétaires. Les scientifiques cherchent à savoir si la majorité des étoiles naissent avec assez de matériel pour former des planètes semblables à la Terre. L’objectif est de comparer la diversité des disques observés dans Orion avec celle d’autres régions de formation stellaire.
L’incertitude demeure sur la vitesse exacte d’érosion des proplyds. Les données du James Webb seront comparées aux modèles théoriques pour ajuster la chronologie de la formation planétaire. Cette étape déterminera si la présence de poussière dense est une condition systématique ou accidentelle pour l’apparition de mondes habitables, en précisant le délai entre la naissance de l’étoile et la dispersion définitive du disque de gaz.
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