NGC 6720, surnommée Nébuleuse de la Lyre, fait partie de ces objets bien connus des amateurs d’astronomie à cause de sa forme immédiatement reconnaissable. L’explosion d’une étoile a laissé derrière elle un vaste anneau d’hélium et une large bordure à base d’oxygène et d’hydrogène, qui lui donnent l’apparence d’un vaste œil braqué sur la Terre.
Cette orientation est une véritable aubaine. Depuis sa découverte par Charles Messier en 1779, de nombreux astronomes ont eu tout le loisir de l’observer en détail. Pour les amateurs, il s’agit d’un spectacle somptueux. Mais pour et professionnels, c’est surtout un formidable laboratoire à ciel ouvert.
En effet, les experts estiment que l’explosion a eu lieu entre 6000 et 8000 ans avant notre ère. À notre échelle, il s’agit d’une durée considérable. Mais par rapport à la durée de vie d’une étoile, qui se compte typiquement en milliards d’années, c’est un délai extrêmement court ; il s’agit d’une nébuleuse à la fois particulièrement jeune et parfaitement positionnée dont les astronomes peuvent tirer des informations précieuses sur le cycle de vie des étoiles.
Pour cette raison, elle a régulièrement été inspectée par des satellites de pointe. On peut notamment citer Hubble, qui en a rapporté de superbes images depuis 1999. Et désormais, c’est au tour du James Webb d’entrer dans la danse. Sa NIRCam — son premier instrument qui observe dans l’infrarouge proche — en a rapporté un portrait à la fois somptueux et truffé de détails inédits.
Une autopsie cosmique
Si les étoiles peuvent garder une structure relativement stable pendant des milliards d’années, c’est grâce à un immense bras de fer permanent entre deux forces : la gravitation, qui attire tout ce matériel vers le centre de la masse, et les réactions thermonucléaires du cœur de l’étoile qui poussent le matériel vers l’extérieur.
Lorsqu’une étoile comme notre Soleil arrive à court de carburant, les réactions thermonucléaires s’essoufflent et finissent par perdre ce combat. L’astre s’effondre sur lui-même, et les couches extérieures s’effondrent en direction de ce qui reste du cœur en fusion. Tout ce matériel est alors propulsé dans l’autre direction.
Dans un premier temps, l’étoile se transforme en une géante rouge. Au fil du de l’expansion, ce nuage de gaz et de poussière refroidit et commence à former de vastes nébuleuses comme celle de la Lyre. Les chercheurs peuvent alors étudier sélectivement le devenir des différents éléments, qui sont souvent répartis dans des structures bien distinctes. En substance, cela revient à observer le cadavre disséqué d’une étoile au lieu de l’ausculter de l’extérieur.
Les yeux dans les yeux
C’est pour cela que le JWST a récemment enfilé sa blouse de médecin légiste. Grâce à ses capteurs infrarouges à la précision exceptionnelle, il a pu distinguer des détails inédits auxquels ses prédécesseurs n’avaient jamais eu accès.
Le télescope a réussi à capturer de nombreux détails dans la zone centrale de cet œil cosmique. Hubble n’avait pu capturer que la partie superficielle de cet “iris”, mais le Webb a pu l’observer dans toute sa profondeur. Cela permettra aux chercheurs d’analyser plus en détail l’élément le plus important de cette région : les vestiges de l’étoile mourante, qui est en train de se transformer en naine blanche.
Mais c’est dans la zone périphérique que les capacités du télescope se sont révélées particulièrement précieuses. Ses congénères comme le vénérable Hubble sont bien incapables d’observer ce qui se cache au sein de ces nuages particulièrement denses. En revanche, c’est un jeu d’enfant pour le Webb. Il a pu mettre en évidence la complexité extraordinaire de ces volutes de gaz et de poussière.
Sur les images, on constate une grande variété de motifs délicats. En plus d’être plaisants à regarder, tous ces éléments sont très précieux d’un point de vue scientifique, car ils résultent directement des interactions complexes entre de nombreux processus physiques qui sont encore très mal compris.
L’équipe a notamment pu se pencher sur les nombreux amas d’hydrogène qui constituent l’anneau externe. Ils ont la particularité d’être nettement plus froids que le reste de la nébuleuse. Le JWST a montré qu’ils sont aussi extrêmement denses ; ils concentrent plus de la moitié du gaz total de la Lyre.
Autre fait remarquable : certains amas commencent à développer des traînées qui se comportent comme celles des comètes, mais de la taille d’une planète géante. L’origine de ce phénomène est pour l’instant inconnue.
Au niveau du halo externe, l’équipe a aussi constaté la présence de nombreuses structures linéaires d’origine indéterminée qui pointent directement vers l’étoile centrale. On peut les assimiler aux “cils” de l’œil.
Les chercheurs vont désormais tenter de découvrir les mécanismes qui ont généré ces particularités visuellement frappantes. « L’intérêt de ces images va bien au-delà de l’esthétique », indique Nick Cox, co-auteur de ces travaux. « Ce sont des mines d’informations scientifiques sur les processus de l’évolution stellaire », se réjouit-il.
Pour y parvenir, ils pourront notamment s’appuyer sur une seconde salve d’images qui proviennent cette fois du MIRI. Il s’agit du second œil infrarouge du Webb. Contrairement à la NIRCam, il observe dans l’infrarouge moyen, et pourra donc révéler des détails différents au sein de la nébuleuse.
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