Capturez tout ce qui brille dans les galaxies

Crédit : Centre de vol spatial Goddard de la NASA

Une équipe de recherche internationale étudiera les étoiles, les amas d’étoiles et la poussière dans 19 galaxies proches.

Pour comprendre les galaxies, vous devez comprendre comment les étoiles se forment. Plus de 100 chercheurs du monde entier ont collaboré pour compiler des observations de galaxies spirales proches prises avec les télescopes radio, visibles et ultraviolets les plus puissants au monde – et ajouteront bientôt une suite complète d’images infrarouges haute résolution de Nasac’est Télescope spatial James Webb. Grâce à cet ensemble de données révolutionnaire, les astronomes pourront étudier les étoiles lorsqu’elles commencent à se former dans des nuages ​​​​de gaz sombres et poussiéreux, les démêler lorsque ces étoiles naissantes explosent loin de ce gaz et de cette poussière, et identifier les étoiles plus matures qui crachent. des couches de gaz et de poussière, tout cela, pour la première fois dans une variété de galaxies spirales.

Cette image de la galaxie spirale NGC 3351 combine les observations de plusieurs observatoires pour révéler des détails sur ses étoiles et ses gaz. Les observations radio du Atacama Large Millimeter/Submatrix Array (ALMA) montrent un gaz moléculaire dense en violet. L’instrument MUSE (Multi-Unit Spectral Explorer) du Very Large Telescope se distingue alors que de jeunes étoiles massives illuminent leur environnement en rouge brillant. Les images du télescope spatial Hubble mettent en évidence les bandes de poussière en blanc et les étoiles nouvellement formées en bleu. Les images infrarouges haute résolution du télescope spatial Webb aideront les chercheurs à déterminer où les étoiles se forment derrière la poussière et à étudier les premiers stades de la formation des étoiles dans cette galaxie. Crédit : Science : NASA, ESA, ESO-Chili, ALMA, NAOJ, NRAO ; Traitement d’image : Joseph DePasquale (STScI)

Les spirales sont parmi les formes les plus captivantes de l’univers. Ils apparaissent dans des coquillages complexes, des toiles d’araignées soigneusement construites et même dans les boucles des vagues de l’océan. Les spirales à l’échelle cosmique – comme on le voit dans les galaxies – sont encore plus impressionnantes, non seulement pour leur beauté, mais aussi pour la quantité d’informations qu’elles contiennent. Comment se forment les étoiles et les amas d’étoiles ? Jusqu’à récemment, la réponse complète était hors de portée, barrée par le gaz et la poussière. Au cours de sa première année d’exploitation, le télescope spatial James Webb de la NASA aidera les chercheurs à réaliser une cartographie plus détaillée du cycle de vie stellaire à l’aide d’images infrarouges haute résolution de 19 galaxies.

Le télescope fournira également quelques « pièces de puzzle » clés qui manquaient jusqu’à présent. « JWST touche de nombreuses phases différentes du cycle de vie stellaire – toutes avec une précision incroyable », a déclaré Janice Lee, scientifique en chef à l’observatoire NOIRLab Gemini de la National Science Foundation à Tucson, en Arizona. « Webb révélera la formation d’étoiles à ses débuts, tout comme le gaz s’effondre pour former des étoiles et la poussière environnante se réchauffe. »

Leigh a été rejoint par David Thalker de l’Université Johns Hopkins à Baltimore, Maryland, Katherine Krickell de l’Université de Heidelberg en Allemagne, et 40 autres membres du programme d’enquête à plusieurs longueurs d’onde connu sous le nom de PHANGS (High Angular Resolution Physics of Near Galaxies). leur mission ? Non seulement pour percer les secrets de la formation des étoiles à l’aide des images infrarouges haute résolution de Webb, mais aussi pour partager des ensembles de données avec l’ensemble de la communauté astronomique afin d’accélérer la découverte.

Rythmes de formation des étoiles

PHANGS est nouveau, en partie parce qu’il a réuni plus de 100 experts internationaux pour étudier la formation des étoiles du début à la fin. Ils ciblent des galaxies visibles de face depuis la Terre et situées en moyenne à 50 millions d’années-lumière. La collaboration majeure a commencé avec des images micro-ondes de 90 galaxies dans l’amas Atacama Large Millimeter/Sub-millimeter (Alma) au Chili. Les astronomes utilisent ces données pour produire des cartes de gaz moléculaires afin d’étudier les matières premières nécessaires à la formation des étoiles. Une fois dans très grand télescopespectrophotomètre multi-unitésEspére), également au Chili, en ligne, et a obtenu des données connues sous le nom de spectres pour étudier les dernières étapes de la formation d’étoiles pour 19 galaxies, en particulier après que les amas d’étoiles aient éliminé le gaz et la poussière à proximité. basé dans l’espace Le télescope spatial Hubble Il a fourni des observations optiques visibles et ultraviolettes de 38 galaxies pour ajouter des images haute résolution d’étoiles individuelles et d’amas d’étoiles.

Cette image de la galaxie spirale NGC 1300 combine plusieurs observations pour cartographier les amas d’étoiles et les gaz. La lumière radio observée par l’Atacama Large Millimeter/Subscale Array (ALMA), représentée en jaune, met en évidence des nuages ​​de gaz moléculaire froid qui fournissent les matières premières à partir desquelles les étoiles se forment. Les données de l’instrument MUSE (Multi-Unit Spectrograph) du Very Large Telescope sont représentées en rouge et violet, capturant l’effet des jeunes étoiles massives sur le gaz environnant. La lumière visible et ultraviolette capturée par le télescope spatial Hubble met en évidence les bandes de poussière en or et les étoiles très chaudes en bleu. Les images infrarouges haute résolution du télescope spatial Webb aideront les chercheurs à déterminer où les étoiles se forment derrière la poussière et à étudier les premiers stades de la formation des étoiles dans cette galaxie.
Crédits : Science : NASA, ESA, ESO-Chili, ALMA, NAOJ, NRAO ; Traitement d’image : Alyssa Pagan (STScI)

Les éléments manquants, que Webb remplira, se trouvent en grande partie dans des régions de galaxies obscurcies par la poussière – des régions où les étoiles commencent activement à se former. « Nous verrons clairement des amas d’étoiles au cœur de ces nuages ​​moléculaires denses dont nous n’avions auparavant que des preuves indirectes », a déclaré Thalker. « Webb nous donne un moyen de regarder à l’intérieur de ces » usines à étoiles « pour voir les amas d’étoiles nouvellement assemblés et mesurer leurs propriétés avant qu’ils n’évoluent. »

Les nouvelles données aideront également l’équipe à déterminer l’âge des groupes d’étoiles dans un échantillon diversifié de galaxies, ce qui aidera les chercheurs à construire des modèles statistiques plus précis. « Nous contextualisons toujours les petites échelles dans la grande image des galaxies », a expliqué Krickell. « En utilisant Webb, nous tracerons la séquence évolutive des étoiles et des amas d’étoiles de chaque galaxie. »

Une autre réponse importante qu’ils recherchent concerne la poussière entourant les étoiles dans le milieu interstellaire. Webb les aidera à identifier les régions de gaz et de poussière associées à des régions spécifiques de formation d’étoiles, et quelles régions interstellaires flottent librement. « Ce n’était pas possible auparavant, en dehors des galaxies les plus proches », a ajouté Thelker.

L’équipe travaille également à comprendre le moment du cycle de formation des étoiles. « Les délais sont très importants en astronomie et en physique », m’a-t-il dit. « Combien de temps dure chaque étape de la formation d’étoiles ? Comment ces échelles de temps peuvent-elles différer dans différents environnements galactiques ? Nous voulons mesurer le temps que ces étoiles se libèrent de leurs nuages ​​de gaz pour comprendre comment la formation d’étoiles est perturbée. »

connaissance pour tous

Ces notes Webb seront prises dans le cadre du programme du Trésor, ce qui signifie qu’elles sont non seulement immédiatement disponibles pour le public, mais qu’elles auront également une valeur scientifique large et durable. L’équipe créera et publiera des ensembles de données qui alignent les données de Webb avec chacun des ensembles de données complémentaires d’ALMA, MUSE et Hubble, permettant aux futurs chercheurs de creuser facilement dans chaque galaxie et ses amas d’étoiles, en basculant entre différentes longueurs d’onde et en zoomant. sur pixels photos individuelles. Ils fourniront des inventaires des différentes phases du cycle de formation des étoiles, y compris les régions de formation des étoiles, les jeunes étoiles, les amas d’étoiles et les caractéristiques de la poussière locale.

Cette recherche sera menée dans le cadre des programmes General Observer (GO) de Webb, qui sont sélectionnés de manière compétitive à l’aide d’un système de double examen anonyme, le même système utilisé pour allouer du temps sur le télescope spatial Hubble.

Le télescope spatial James Webb est le premier observatoire scientifique spatial au monde. Webb résoudra les mystères de notre système solaire, regardera au-delà des mondes lointains autour d’autres étoiles et explorera les structures et les origines mystérieuses de notre univers et notre place dans celui-ci. Webb est un programme international mené par la NASA avec ses partenaires l’ESA (Agence Spatiale Européenne) et l’Agence Spatiale Canadienne.