18 décembre 2009

L'écrin de poussière de la Rosette

La formation des étoiles géantes avec PACS et SPIRE

Six mois après le lancement du télescope spatial Herschel et la longue période de tests qui a suivi, les astrophysiciens du Laboratoire AIM Saclay Paris (unité mixte de recherche CEA, CNRS et UP7) ont produit une image inédite de la Rosette et de la formation d'étoiles géantes dans la Galaxie. Pour la première fois l'écrin de poussière et de gaz qui entoure les jeunes étoiles géantes au centre de la Rosette a été percé et cartographié avec une finesse de détail inégalée. De nouvelles générations d'étoiles y naissent, des cocons illuminés d'étolles géantes et un amas d'étoiles de petites masses comme le Soleil ont été dévoilées par les détecteurs ultra-sensibles du télescope spatial Herschel. Ces premières images de la phase de démonstration scientifique ont été présentées les 17 et 18 décembre 2009 à Madrid lors d'un premier colloque sur les Résultats initiaux de Herschel et sur le site de l'Agence spatiale européenne.

Un épais manteau de poussière

Située à 5000 années-lumière, la Rosette est une région nébuleuse de notre Galaxie dans laquelle se sont déjà formées des étoiles géantes ou étoiles massives. Au centre d'une cavité, cet amas d'étoiles très jeunes et très massives (plus de 20 fois la masse du Soleil) est très lumineux. Le rayonnement ultraviolet intense a créé une bulle de plasma, un gaz composé essentiellement d'électons et de protons à 10,000°C (voir image ci-dessus) après l'ionisation des atomes d'hydrogène.

Sur l'image ci-dessous, l'environnement de la Rosette, couvert d'un épais manteau de gaz et de poussière, apparait plus froid. Les images produites par Herschel ouvrent cet écrin de poussière aux multiples (fausses) couleurs qui révèlent la gamme de température de -200 à -260°C. Plus les nuages de poussière sont bleus, plus ils sont chauds (environ -200°C !). Plus il sont rouges, plus ils sont froids (environ -260°C). Cela démontre que le rayonnement ultraviolet pénètre dans les nuages de gaz très froid, y réchauffe les grains de poussière, qui à leur tour restituent la chaleur ou l'énergie emmagasinée dans l'infrarouge lointain.

La nuage de poussière autour de la Rosette vu dans trois couleurs de l'infrarouge lointain: 75, 170 et 250 µm avec les instruments PACS et SPIRE à bord d'Herschel. Ces couleurs de l'infrarouge lointain caractérisé par leur longueur d'onde sont invisibles à nos yeux. L'image, d'environ 100 années-lumière de largeur, a été codée en donnant la couleur bleue au filtre à 75 µm et la couleur rouge au filtre à 250 µm. Cela nous permet de distinguer la texture des nuages de poussière et ses variations de température.

Des cocons d'étoiles de toute taille mis à nu par Herschel

Les détecteurs d'Herschel (PACS et SPIRE), véritables yeux artificiels sensibles aux ondes électromagnétiques dans le domaine de l'infrarouge lointain, reçoivent le peu de lumière émise par la poussière mélangée au gaz. A partir de cette lumière de l'infrarouge lointain, Herschel cartographie l'intérieur des nuages sombres qui produiront et nourriront les étoiles.

Dans la Rosette, Herschel nous donne accès à une nouvelle image de la formation des étoiles massives. De nouvelles étoiles massives se forment dans les nuages de poussière. Ce sont les cocons les plus lumineux qui ressortent de l'opaque manteau de poussière. Plus surprenant, l'extrême sensibilité de Herschel a également permi de détecter des cocons d'étoiles de plus petite masse, proche de la taille du Soleil, qui naissent aux côtés de leurs soeurs géantes.

Ce sont toutes la démographie et la zoologie de la formation des étoiles qui nous sont dévoilées.

Montage d'image. A droite, la Rosette vue en optique. Au centre, l'amas d'étoiles géantes crée une bulle de plasma. A gauche, superposant la cavité en visible et son bord vu par Herschel, l'image prise par Herschel montre l'écrin de poussière qui est chauffé par les étoiles géantes de la Rosette. L'image prise dans l'infrarouge lointain est totalement invisible à nos yeux. Pour "voir" néanmoins la texture du nuage, un code de couleur a été appliqué. Le bleu correspond au gaz le plus chaud (-200° C) et le rouge au gaz le plus froid (-260°C), et le vert entre les deux. Plusieurs cocons lumineux apparaissent où de nouvelles étoiles géantes naissent. Le rectangle zoome sur un ensemble de petits cocons d'étoiles dans lesquels des soleils naissent.

Ce programme d'observation des régions de formation stellaire dans des nuages moléculaires géants de la Galaxie est coordonné par Frédérique Motte (Laboratoire Astrophysique Instrumentation Modélisation Saclay Paris), Sylvain Bontemps (Laboratoire d'astrophysique de Bordeaux) et Annie Zavagno (Laboratoire d'astrophysique de Marseille). D'autres régions seront étudiées dans le cadre de ce programme clé HOBYS avec Herschel et les instruments PACS et SPIRE.

Plus d'infos: la démographie des populations d'étoiles

#21 - Màj : 25/02/2010

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[23:01] Anaelle Maury et Vincent Minier

Chiffres clés

Naines brunes :
« Entre Etoiles & Planètes géantes »

	entre 0.01 et 0.07 x la masse du soleil
	> 10 Md d’années
	1000-2000 °C
	100 000 km

Etoiles Naines Rouges :
la majorité

	< 0.5 fois la masse du soleil
	10-100 Md d’années
	1000-3000 °C
	1 million de km

Étoiles solaires :
notre Soleil

	~ la masse du soleil soit 2x10³⁰ kg
	10 Md d’années
	5000 °C
	1-2 million de km

Étoiles géantes ou massives : explosent en supernovae

	>8 fois la masse du soleil
	1-100 M d’années
	10000-30000 °C
	5-100 M de km

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