Webb révèle l'agitation des jeunes étoiles de NGC 7129

Sous la poussière, une nurserie en pleine effervescence

Le nuage s'appelle NGC 7129. À l'œil, ou dans un télescope ordinaire, il apparaîtrait comme une tache sombre, car la poussière qui le remplit absorbe et diffuse la lumière visible. Les télescopes qui ne captent pas l'infrarouge n'y voient presque rien.

Webb, lui, est très sensible à l'infrarouge. C'est le rayonnement que dégagent les objets tièdes, et il traverse la poussière au lieu de s'y arrêter. Le résultat tient de la radiographie : là où l'œil ne perçoit qu'un brouillard opaque, la caméra NIRCam montre une population d'étoiles qui grouillent à l'intérieur.

Ce que Webb a mis au jour, c'est une région où des astres coexistent à des âges très différents. Certains viennent tout juste de s'allumer, d'autres ont déjà sculpté leur environnement. Les plus massifs évoluent le plus vite, donc ce sont souvent les plus âgés.

Des astres à tous les stades de leur jeunesse

Au centre brille LkHα 234, que l'on prononce Lick-H-alpha, du nom de l'observatoire Lick où l'étoile a été repérée. C'est l'astre le plus massif et le plus mûr de la région, entre 5 et 8 fois la masse du Soleil. C'est aussi l'étoile dont le motif de diffraction est le plus marqué sur l'image, ces aigrettes en croix que les télescopes à miroir ajoutent autour des sources très brillantes.

LkHα 234 appartient à la catégorie des étoiles pré-séquence principale. Une comparaison aide à situer l'étape : prenons un moteur de voiture. Une étoile adulte a démarré son moteur, la fusion de l'hydrogène dans son cœur, qui la maintient stable pendant des milliards d'années. LkHα 234 a assemblé presque toute sa matière, mais elle n'a pas encore mis le contact. Elle se contracte sous l'effet de la gravité, et cette contraction la fait chauffer. Un jour, son cœur sera assez chaud pour démarrer la fusion, et elle deviendra une étoile comme le Soleil.

Plusieurs de ses voisines, dans la même cavité, en sont au même stade et soufflent des vents de particules. En rencontrant le gaz ambiant, ces vents dessinent des arcs comprimés, des sortes de vagues figées dans le nuage.

Une cavité de 3,5 années-lumière creusée par une seule étoile

À gauche de LkHα 234 s'ouvre la structure la plus spectaculaire de l'image, une cavité dorée large d'environ 3,5 années-lumière. Une année-lumière vaut près de 9 500 milliards de kilomètres, autrement dit à peu près 63 000 fois la distance qui sépare la Terre du Soleil. La cavité fait donc environ 220 000 fois cette distance.

Cette bulle, l'étoile centrale l'a creusée elle-même. À un stade plus précoce de sa vie, elle a éjecté des flots de matière, et ces flots ont labouré le nuage dense d'hydrogène. Aujourd'hui encore, ses éclats et les jets passés continuent d'électriser le gaz environnant, qui se met à luire.

Le processus ne fait pas que détruire. Une grande partie de l'hydrogène est soufflée au loin, mais une autre est comprimée, tassée par le souffle. Or un gaz comprimé finit par s'effondrer sur lui-même et donner de nouvelles étoiles. La cavité d'aujourd'hui prépare donc la génération suivante.

Au sommet de cette cavité, la lumière des étoiles rencontre le gaz froid resté à l'extérieur. Là, elle casse les molécules d'hydrogène en atomes séparés et dessine une frontière nette, que les astronomes appellent une région de photodissociation. C'est la ligne de front entre la zone éclairée et la zone sombre.

Le rouge, les jets, et le chaos

La partie droite de l'image raconte une autre histoire, plus agitée encore. Cette masse grumeleuse et rouge abrite des objets bien plus jeunes que ceux de gauche : des protoétoiles. Le stade de protoétoile précède celui d'étoile pré-séquence principale. Il commence au moment où un morceau de nuage s'effondre et se fragmente.

À mesure qu'une protoétoile grossit, elle éjecte de la matière surchauffée de part et d'autre d'elle. Ces jets filent à travers la gangue épaisse qui l'enveloppe. Le choc y dessine des volutes et des textures, et c'est leur lumière qui donne cette teinte rouge. Comme plusieurs étoiles éjectent en même temps, et que leurs jets se croisent sur notre ligne de vue, la scène paraît en plein désordre.

En haut à gauche, près d'une nébuleuse bleue, un autre détail retient l'attention. Une protoétoile y est entourée d'un disque de matière en forme de beignet. Ce disque projette son ombre sur le nuage derrière lui. Les astronomes ont déjà observé pareille structure avec Hubble, dans une région surnommée la « Bat Shadow », l'ombre de la chauve-souris.

Ce que cela change

Le télescope Spitzer, retiré du service, avait déjà observé le gaz et la poussière de NGC 7129. La comparaison des deux images est éloquente : Webb distingue des filaments bien plus fins et fait émerger des galaxies brillant loin derrière le nuage.

Les astronomes vont continuer d'exploiter ces données. L'enjeu est de comprendre comment un groupe d'étoiles jeunes façonne son environnement, puis comment cet environnement façonne à son tour les étoiles suivantes. Chaque jet qui creuse une cavité, chaque compression de gaz qui déclenche une naissance : NGC 7129 offre une scène où ces mécanismes se lisent presque à livre ouvert. À l'échelle des millions d'années, ce nuage finira par se disperser, laissant derrière lui les étoiles qu'il a fait naître.

Pour aller plus loin

• Le télescope à l'origine de l'image : James-Webb (JWST), dont la caméra NIRCam a capté cette scène, avec sa fiche mission complète.
• Les notions clés pour tout comprendre : la formation stellaire, la nébuleuse et l'infrarouge dans notre glossaire.
• Pour explorer le ciel de chez vous : la carte du ciel interactive, le guide d'observation et la galerie d'astrophotographies.
• Les sources officielles de cet article : le communiqué de la NASA et la publication de l'ESA sur NGC 7129.