La formation d’étoiles est un processus complexe régi par un essaim de variables, et tout se passe derrière un épais voile de poussière. Les astrophysiciens le comprennent dans une certaine mesure. Mais c’est la nature, et la nature ne livre pas ses secrets intimes sans un effort concentré.
Pour en savoir plus sur le processus de formation des étoiles, les astronomes ont imagé cinq régions de formation d’étoiles dans l’hémisphère sud avec le télescope VISTA de l’ESO. Il a fallu cinq ans et plus d’un million d’images, et le résultat est l’enquête VISIONS.
Des nuages massifs d’hydrogène donnent naissance à des étoiles lorsque le gaz s’effondre en nœuds. De plus en plus de gaz et de poussière se joignent au nœud, et finalement, il devient une protoétoile. Il commence à générer de la chaleur, mais ce n’est pas encore une vraie star. Ce n’est que lorsqu’elle devient suffisamment chaude et dense pour déclencher la fusion qu’elle devient une étoile.
Cette description passe sous silence beaucoup de détails, dont certains sont connus, dont certains sont obscurcis par l’épais voile de poussière. L’astuce pour voir à travers cette poussière et espionner plus de détails réside dans la lumière infrarouge. Le télescope VISTA est équipé d’une caméra infrarouge appelée VIRCAM qui a permis à une équipe d’astronomes de voir à travers la poussière.
Les astronomes ont capturé plus d’un million d’images pour leur enquête VISIONS. Ils ont imagé des régions de formation d’étoiles dans les constellations d’Orion, Ophiuchus, Chamaeleon, Corona Australis et Lupus. Ils ont présenté leurs résultats dans un nouvel article de la revue Astronomy and Astrophysics intitulé « VISIONS : the VISTA Star Formation Atlas ». L’auteur principal est Stefan Meingast, astronome à l’Université de Vienne en Autriche.
“Dans ces images, nous pouvons détecter même les sources de lumière les plus faibles, comme des étoiles beaucoup moins massives que le Soleil, révélant des objets que personne n’a jamais vus auparavant”, a déclaré Meingast dans un communiqué de presse. “Cela nous permettra de comprendre les processus qui transforment le gaz et la poussière en étoiles.”
Alena Rottensteiner est titulaire d’un doctorat. étudiant à l’Université de Vienne et co-auteur de l’étude. « La poussière obscurcit ces jeunes étoiles de notre vue, les rendant pratiquement invisibles à nos yeux. Ce n’est qu’aux longueurs d’onde infrarouges que nous pouvons regarder profondément dans ces nuages, en étudiant les étoiles en devenir », a déclaré Rottensteiner.
Voir à travers toute cette poussière est un thème récurrent en astronomie, et les télescopes infrarouges sont à la hauteur de la tâche. C’est en partie ce qui a motivé le développement du télescope spatial James Webb, qui a non seulement le pouvoir de regarder à travers d’épais voiles de poussière obscurcissante, mais aussi de regarder en arrière dans le temps.
Mais les installations au sol comme VISTA et son VIRCAM peuvent également voir à travers la poussière, mais sans la résolution angulaire extrême du JWST. Mais puisque les cinq cibles de l’enquête VISION sont à moins de 1500 années-lumière, VISTA est un outil approprié.
Les images le prouvent.
Le télescope VISTA illustre les avancées technologiques rapides des dernières décennies. Grâce à VISTA et à l’enquête VISION, et à d’autres efforts similaires, les astronomes disposent d’une multitude de données à portée de main. De nouvelles découvertes et compréhensions se cachent dans toutes ces données, et l’équipe derrière elle est enhardie par l’enquête.
“VISIONS permettra à la communauté d’aborder une variété de sujets de recherche d’un point de vue plus éclairé, y compris la distribution et le mouvement 3D des étoiles embarquées et du milieu interstellaire à proximité, l’identification et la caractérisation des jeunes objets stellaires, la formation et l’évolution des étoiles embarquées. les amas et leur fonction de masse initiale, ainsi que les caractéristiques de la poussière interstellaire et la loi de rougissement », expliquent-ils dans leur article.
VISIONS contient des milliers de jeunes étoiles âgées de 0,1 à 10 millions d’années. L’enquête a détecté de petits objets jusqu’à quelques masses de Jupiter et a une résolution spatiale de 100 à 250 UA. Il a également mesuré les mouvements de jeunes étoiles encore enfouies dans leur nuage parent et cachées dans la lumière optique. En les observant plusieurs fois sur cinq ans, VISIONS permet aux astronomes d’étudier le mouvement des jeunes étoiles.
“Avec VISIONS, nous surveillons ces bébés étoiles sur plusieurs années, ce qui nous permet de mesurer leur mouvement et d’apprendre comment ils quittent leurs nuages parents”, a expliqué João Alves, astronome à l’Université de Vienne et chercheur principal de VISIONS. C’est impressionnant puisque, de notre point de vue, le mouvement des étoiles peut être inférieur à la largeur d’un cheveu humain.
L’une des forces particulières de VISIONS est la détection de jeunes objets de faible masse. Ces objets sont cachés dans d’autres enquêtes comme Gaia, qui est par ailleurs très complémentaire de VISIONS. “VISIONS peut observer des objets avec des masses de seulement quelques MJup dans tous les complexes nuageux inclus dans l’enquête et, selon leur distance, même à des âges supérieurs à 10 Myr », explique le document. Cela signifie que VISIONS contiendra des produits de formation d’étoiles sur tout le spectre de masse. Peut-être le plus impressionnant, VISIONS peut même contenir les emplacements de planètes flottantes ou de planètes voyous.
L’enquête VISIONS servira bien la communauté de l’astronomie et de l’astrophysique au fil des ans si d’autres enquêtes similaires sont une indication. Le Sloan Digital Sky Survey (SDSS), par exemple, s’est terminé en 2008, et ses données sont omniprésentes dans la recherche en astrophysique. Il en existe de nombreux autres, comme IRAS, 2MASS et DES, et les données de chacun d’entre eux apparaissent régulièrement dans la recherche. L’enquête la plus impressionnante est peut-être encore à venir lorsque l’observatoire Vera Rubin sera mis en service à l’été 2024.
Comme VISIONS, ces autres sont des enquêtes publiques et les données sont librement disponibles. “Il y a ici une valeur durable énorme pour la communauté astronomique, c’est pourquoi l’ESO dirige des enquêtes publiques comme VISIONS”, a déclaré Monika Petr-Gotzens, astronome à l’ESO à Garching, en Allemagne, et co-auteur de cette étude.
L’Observatoire européen austral a de plus grandes choses à l’horizon, et VISIONS aidera à préparer le terrain pour une étude de suivi plus détaillée d’objets individuels avec leurs futurs télescopes. Lorsque l’ELT (Extremely Large Telescope) de l’ESO verra sa première lumière vers 2028, le temps d’observation sera très demandé et les astronomes réclameront l’accès. En pré-identifiant les cibles, VISIONS rendra l’utilisation de l’ELT et d’autres télescopes plus efficace.
L’ESO affirme que l’ELT permettra aux astrophysiciens d’étudier les régions de formation d’étoiles avec des détails inégalés à des distances dix fois plus grandes que ce qui est possible aujourd’hui. Une partie de l’enquête VISIONS consiste à comprendre la question de la formation des étoiles dans toute sa complexité, et l’ELT la fera avancer encore plus loin.
“L’ELT nous permettra de zoomer sur des régions spécifiques avec des détails sans précédent, nous donnant une vue rapprochée inédite des étoiles individuelles qui s’y forment actuellement”, a conclu Meingast.
