Observer les molécules d'eau, une des missions du télescope Herschel.
POIDS LOURDS ET POIDS PLUMES. D’où vient le fer qui constitue tant d’objets de notre quotidien ? Des étoiles. Mais pas n’importe lesquelles. Notre Soleil, par exemple est incapable de forger des éléments aussi lourds que le silicium ou le fer. Lui, comme 95 % des étoiles environ de 1 à 6 fois la masse du Soleil, sont des poids plume à l’origine de l’oxygène, de l’azote et du carbone qu’on trouve partout dans l’Univers, y compris sur Terre. Mais pour forger des éléments plus lourds, il faut des poids lourds, de plus de 6-8 fois la masse de notre Soleil, des étoiles massives rares, mais essentielles à la vie et au cycle de la matière.
Ces éléments sont ensuite éjectés dans le milieu interstellaire, transformés en matériau moléculaire dans les nuages denses, et finalement réutilisés pour un autre cycle : nouvelle étoile, nouvelles planètes et, peut-être, création de nouvelles formes de vie.
"WISH". Mais ces mastodontes demeurent énigmatiques, car lointains – ils sont 10 fois plus éloignés de nous que les étoiles de type solaire. Comment naissent-ils, par exemple ? C’est pour répondre à cette question qu’a été mis sur pied le programme de recherche WISH (Water In Star forming regions with Herschel) qui s’est lancé sur la piste de l’eau. Soit l’étude de l’émission des molécules d’eau venant de ces étoiles massives en formation, appelées protoétoiles.
"W43MM1". Le laboratoire d’astrophysique de l’université de Bordeaux 1 s’est quant à lui consacré aux étoiles massives en devenir. L’une d’entre elles, particulièrement jeune, a attiré l’attention des chercheurs. Située à environ 18000 années lumières de nous, W43MM1 est 23.000 fois plus lumineuse que notre Soleil. Son enveloppe pèse 4000 fois la masse de notre astre – et pourrait donc donner naissance à nombre d’autres étoiles massives - pour une taille de plus de 50.000 UA (unités astronomiques : la distance Terre-Soleil).
Suivre la piste de l'eau pour comprendre la naissance de W43MM1
Pour percer le mystère de la naissance de W43MM1 – et plus largement des protoétoiles - les chercheurs ont choisi de suivre la piste de l’eau, excellente sonde qui trahit les mouvements du gaz dans l’enveloppe autour de ces objets. Ensuite sa présence peut expliquer comment la matière continue à s’agréger à la protoétoile, jusqu’à atteindre des masses phénoménales, en permettant d’évacuer le trop plein de chaleur au cœur de l’enveloppe.
SPECTROSCOPIE. Dans la phase jeune que connaît W43MM, profondément enfouie dans de grandes quantités de gaz, seules les observations spectroscopiques, et notamment celles de l’eau, permettent de suivre la dynamique du gaz. Or l'eau est quasi-inobservable depuis le sol à cause de notre propre atmosphère, elle-même composée de vapeur d’eau. Seules les observations spatiales nous donnent accès à cette précieuse information.
L’instrument HIFI du télescope spatial Herschel nous a ainsi dévoilé avec précision plusieurs raies de l’eau et de ses isotopes rares entre 538 et 1670 GHz. Soit autant d’indices des paramètres physiques qui gouvernent l’enveloppe autour des proto-étoiles.
EMBRYON. Surprise: par plusieurs aspects, W43MM1 ressemble aux embryons d’étoiles de type solaire. De plus, il apparaît que l’enveloppe de cet embryon d’étoile est agité de gaz de vitesse moyenne (5-10 km s-1) et d’autres circulant à grande vitesse (20-35 km s-1) associés à des jets de gaz. À partir de là, les chercheurs ont créé des modèles qui révèle que l’enveloppe autour de la protoétoile peut être divisée en une couche extérieure plus froide (moins de 100K) où l’eau est peu abondante (10-8 fois moins que l’hydrogène moléculaire) et une couche interne plus chaude (plus de 100K) où l’eau est relativement abondante (10000 fois plus, cette eau s’est évaporée des grains de poussière sur lesquels elle est au départ sous forme de glace).
SCÉNARIO. Avec W43MM1, c’est la première fois que ce saut d’abondance de l’eau, prédit théoriquement, est observé. La masse totale d’eau représente un dixième de la masse du Soleil ! Surtout, l’émission de l’eau témoigne qu’il y a, au sein de l’enveloppe, des mouvements turbulents de gaz à des vitesses supersoniques. Et W43MM1 n’a visiblement pas fini sa croissance. De plus en plus massive, elle attire la matière qui accroît toujours plus la masse en son centre à un taux très élevé (4,0 × 10-4 à 4,0 × 10-2 Msolaire/an). Ce phénomène très important et cette turbulence tendent à valider un des scénarios avancés pour expliquer la formation d’étoiles de forte masse. Scénario semblable à celui des étoiles de type solaire, avec un sacré changement d’échelle tout de même.
Fabrice Herpin, laboratoire d’astrophysique de Bordaux 1, coordinateur de l’étude. Le premier article de notre nouvelle série sur le satellite Herschel est disponible à cette adresse.
Lancé en mai 2009, le télescope Herschel a été le premier à observer l’univers dans l'infrarouge lointain.
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image] Il porte ce nom en hommage à William Herschel qui a découvert en 1788, NGC 1569 qui abrite trois des amas d'étoiles les plus grand jamais découverts dans l'univers local. Chaque amas contient plus d'un million d'étoiles.
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image] Il offre une nouvelle vision des objets célestes comme ici la nébuleuse de la tête de cheval.
[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image] La même structure vue par le télescope Hubble.
Herschel a été totalement désactivé lundi, a annoncé l'Agence spatiale européenne. Une fin programmée car il a épuisé ses réserves d'hélium liquide destinée à refroidir ses instruments.
Aujourd'hui à 21:00 par 
Sujet: Le mystère de la naissance des étoiles géantes dévoilé par l’eau ! 