Une étoile Wolf-Rayet est un rare prélude au célèbre acte final d’une étoile massive : la supernova. Lors de l’une de ses premières observations en 2022, le télescope spatial NASA/ESA/CSA James Webb a capturé l’étoile Wolf-Rayet WR 124 avec des détails sans précédent. Un halo distinctif de gaz et de poussière encadre l’étoile et brille dans la lumière infrarouge détectée par Webb, affichant une structure noueuse et un historique d’éjections épisodiques.
En dépit d’être le théâtre d’une « mort » stellaire imminente, les astronomes se tournent également vers les étoiles Wolf-Rayet pour mieux comprendre les nouveaux départs. De la poussière cosmique se forme dans les nébuleuses turbulentes qui entourent ces étoiles, une poussière composée des éléments constitutifs lourds de l’univers moderne, y compris la vie sur Terre.
La vue rare d’une étoile Wolf-Rayet – parmi les étoiles les plus lumineuses, les plus massives et les plus brièvement détectables connues – a été l’une des premières observations faites par le télescope spatial NASA/ESA/CSA James Webb. Webb montre l’étoile WR 124 avec des détails sans précédent avec ses puissants instruments infrarouges. L’étoile est à 15 000 années-lumière dans la constellation du Sagittaire.
Crédit : ESA Webb
Les étoiles massives parcourent leurs cycles de vie, et toutes ne passent pas par une brève phase Wolf-Rayet avant de devenir une supernova, ce qui rend les observations détaillées de Webb précieuses pour les astronomes. Les étoiles Wolf-Rayet sont en train de se débarrasser de leurs couches externes, ce qui entraîne leurs halos caractéristiques de gaz et de poussière.
L’étoile WR 124 a 30 fois la masse du soleil et a perdu 10 soleils de matière jusqu’à présent. Lorsque le gaz éjecté s’éloigne de l’étoile et se refroidit, de la poussière cosmique se forme et brille dans la lumière infrarouge détectable par Webb.
L’origine de la poussière cosmique qui peut survivre à une explosion de supernova et contribuer au « budget de poussière » global de l’univers est d’un grand intérêt pour les astronomes pour de nombreuses raisons. La poussière fait partie intégrante du fonctionnement de l’univers : elle abrite des étoiles en formation, se rassemble pour aider à former des planètes et sert de plate-forme pour que les molécules se forment et s’agglutinent, y compris les éléments constitutifs de la vie sur Terre. Malgré les nombreux rôles essentiels que joue la poussière, il y a encore plus de poussière dans l’univers que les théories actuelles des astronomes sur la formation de la poussière ne peuvent l’expliquer. L’univers fonctionne avec un surplus de budget de poussière.
Webb ouvre de nouvelles possibilités pour étudier les détails de la poussière cosmique, qui est mieux observée dans les longueurs d’onde infrarouges de la lumière. La caméra proche infrarouge de Webb (NIRCam) équilibre la luminosité du noyau stellaire du WR 124 et les détails noueux dans le gaz environnant plus faible.
Crédit : ESA Webb
L’instrument à infrarouge moyen (MIRI) du télescope révèle la structure agglomérée de la nébuleuse de gaz et de poussière entourant l’étoile. Avant Webb, les astronomes épris de poussière n’avaient tout simplement pas suffisamment d’informations détaillées pour explorer les questions de production de poussière dans des environnements comme WR 124, et si cette poussière était d’une taille et d’une quantité suffisantes pour survivre et apporter une contribution significative au budget global de la poussière. Maintenant, ces questions peuvent être étudiées avec des données réelles.
Des étoiles comme WR 124 servent également d’analogue pour aider les astronomes à comprendre une période cruciale de l’histoire primitive de l’univers. Des étoiles mourantes similaires ont semé le jeune univers avec les éléments lourds forgés dans leurs noyaux – des éléments qui sont maintenant courants à l’ère actuelle, y compris sur Terre.
Crédit : ESA Webb
L’image détaillée de Webb de WR 124 préserve pour toujours une période de transformation brève et turbulente, et promet de futures découvertes qui révéleront les mystères longtemps enveloppés de la poussière cosmique.