Naissances et morts d'étoiles dans la Galaxie Andromède

Des observations simultanées de la Galaxie Andromède ont été réalisées par deux observatoires spatiaux européens, Herschel et XMM-Newton de l'Agence spatiale européenne.

Herschel regarde l'univers dans l'infrarouge lointain tandis qu'XMM-Newton est sensible au rayonnement des hautes énergies, celui des rayons X.

Herschel détecte la lumière infrarouge et cartographie ainsi les nuages de gaz et de poussière très froids (-250°C) dans lesquels les étoiles naissent.

XMM-Newton détecte les signes de la mort explosive des étoiles massives ou de système double d'étoiles à travers les rayons X émis par ces phénomènes.

En associant ces nouvelles images d'Andromède à celle déjà connue dans le visible prise par Hubble (optical sur l'image ci-contre), on obtient une vue d'ensemble des rayonnements émis par les étoiles, le gaz et la poussière dans cette galaxie. A travers ces rayonnements, c'est la connaissance des mécanismes et de la dynamique stellaires à l'oeuvre dans une galaxie qui nous sont révélés.

Les observations ont été réalisées pendant Noël 2010. Andromède est la galaxie la plus proche de nous dans l'immensité cosmique. Elle demeure néanmoins à 2,5 millions d'années-lumière (soit 2,5 millions d'années pour y aller en voyageant à la vitesse de 300 000 km par seconde) ! On peut d'ailleurs la voir à l'aide de jumelles. Andromède ressemble un peu à la Voie Lactée, notre galaxie, car c'est une galaxie avec une structure en spirale.

Les nouvelles images produites par Herschel et XMM-Newton nous montrent l'influence sur le gaz et la poussière de deux phénomènes liés aux étoiles. Le gaz et la poussière constituent le milieu interstellaire de la galaxie. La structure d'Andromède est caractérisée par un grand anneau de 75 000 années-lumière de diamètre que l'on voit sur l'image infrarouge en orange plus marqué. La formation de cet anneau serait la conséquence de la collision d'Andromède et d'une plus petite galaxie il y a très longtemps.

Herschel révèle la structure de cet anneau en détectant le rayonnement infrarouge émis par la poussière qui est chauffée par les étoiles naissantes dans cet immense réservoir de gaz. Cinq anneaux sont en réalité présents (voir image "infrared" en orange ci-dessous).

XMM-Newton révèle des centaines de sources de rayon X à l'intérieur de la galaxie (image "X-rays" en bleu ci-dessous). Les sources les plus bleues sont probablement des systèmes doubles comprenant un trou noir ou une étoile à neutron et une étoile de taille moyenne. Le trou noir et l'étoile à neutron sont des phases ultimes de la vie d'une étoile massive.

 

Une cartographie complète de la matière et des étoiles dans Andromède est ainsi produite (image "composite" ci-dessus mélangeant les trois images en infrarouge, rayon X et visible). On y voit les étoiles naissantes et leur chauffage du milieu interstellaire (Herschel), les étoiles mourantes (XMM-Newton) et les étoiles brillantes (Hubble). C'est tout l'histoire de la formation et de l'évolution des étoiles dans Andromède qui est révélée. 

Crédits: image infrarouge par ESA/Herschel/PACS/SPIRE/J.Fritz; image en rayon X par UGent/XMM-Newton/EPIC/OM/W.Pietsch/MPE; image en visible par R. Gendler.

Ces résultats ont été diffusés sur l'émission Stargazing de la BBC.