Des milliers de jeunes étoiles inédites sont repérées dans une pépinière stellaire appelée 30 Doradus, capturée par le télescope spatial NASA/ESA/CSA James Webb. Surnommée la nébuleuse de la tarentule pour l’apparition de ses filaments poussiéreux dans les images de télescope précédentes, la nébuleuse a longtemps été l’une des préférées des astronomes étudiant la formation des étoiles. En plus des jeunes étoiles, Webb révèle des galaxies d’arrière-plan lointaines, ainsi que la structure et la composition détaillées du gaz et de la poussière de la nébuleuse.
À seulement 161 000 années-lumière dans la galaxie du Grand Nuage de Magellan, la nébuleuse de la Tarentule est la région de formation d’étoiles la plus grande et la plus brillante du groupe local, les galaxies les plus proches de notre Voie lactée. Il abrite les étoiles les plus chaudes et les plus massives connues. Les astronomes ont concentré trois des instruments infrarouges à haute résolution de Webb sur la tarentule. Vue avec la caméra proche infrarouge de Webb (NIRCam), la région ressemble à la maison d’une tarentule fouisseuse, tapissée de sa soie. La cavité de la nébuleuse centrée sur l’image NIRCam a été creusée par le rayonnement cloquant d’un amas de jeunes étoiles massives, qui scintillent en bleu pâle sur l’image. Seules les zones environnantes les plus denses de la nébuleuse résistent à l’érosion par les puissants vents stellaires de ces étoiles, formant des piliers qui semblent pointer vers l’amas. Ces piliers contiennent des protoétoiles en formation, qui finiront par émerger de leurs cocons poussiéreux et façonneront à leur tour la nébuleuse.
Crédit : Agence spatiale européenne
Le spectrographe proche infrarouge de Webb (NIRSpec) a surpris une très jeune étoile en train de faire exactement cela. Les astronomes pensaient auparavant que cette étoile pourrait être un peu plus âgée et déjà en train de nettoyer une bulle autour d’elle-même. Cependant, NIRSpec a montré que l’étoile commençait à peine à émerger de son pilier et maintenait toujours un nuage de poussière isolant autour d’elle. Sans les spectres haute résolution de Webb aux longueurs d’onde infrarouges, cet épisode de formation d’étoiles en action n’aurait pas pu être révélé.
La région prend une apparence différente lorsqu’elle est vue dans les longueurs d’onde infrarouges plus longues détectées par l’instrument infrarouge moyen de Webb (MIRI). Les étoiles chaudes s’estompent et le gaz et la poussière plus froids brillent. Dans les nuages de la pépinière stellaire, des points de lumière indiquent des protoétoiles incrustées, qui gagnent encore en masse. Alors que des longueurs d’onde plus courtes de lumière sont absorbées ou diffusées par des grains de poussière dans la nébuleuse, et n’atteignent donc jamais Webb pour être détectées, des longueurs d’onde infrarouges moyennes plus longues pénètrent dans cette poussière, révélant finalement un environnement cosmique jusque-là invisible.
L’une des raisons pour lesquelles la nébuleuse de la tarentule est intéressante pour les astronomes est que la nébuleuse a un type de composition chimique similaire à celui des gigantesques régions de formation d’étoiles observées au « midi cosmique » de l’univers, lorsque le cosmos n’avait que quelques milliards d’années et que les étoiles la formation était à son apogée. Les régions de formation d’étoiles dans notre galaxie de la Voie lactée ne produisent pas d’étoiles au même rythme effréné que la nébuleuse de la Tarentule et ont une composition chimique différente. Cela fait de la tarentule l’exemple le plus proche (c’est-à-dire le plus facile à voir en détail) de ce qui se passait dans l’univers alors qu’elle atteignait son brillant midi. Webb offrira aux astronomes la possibilité de comparer et de contraster les observations de la formation d’étoiles dans la nébuleuse de la Tarentule avec les observations profondes du télescope des galaxies lointaines de l’ère réelle du midi cosmique.
Malgré les milliers d’années d’observation des étoiles par l’humanité, le processus de formation des étoiles recèle encore de nombreux mystères, dont beaucoup sont dus à notre incapacité antérieure à obtenir des images nettes de ce qui se passait derrière les épais nuages des pépinières stellaires. Webb a déjà commencé à révéler un univers jamais vu auparavant et ne fait que commencer à réécrire l’histoire de la création stellaire.