Un voyage à travers l’espace jusqu’à la galaxie de la Roue de Chariot, observée par le télescope spatial James Webb. Vidéo ESA/Webb.
À environ 500 millions d’années-lumière de la Terre, dans la constellation du Sculpteur, une galaxie semble avoir été dessinée au compas. Un noyau lumineux, un immense anneau et de longs « rayons » lui ont valu son nom : la galaxie de la Roue de Chariot, ou Cartwheel Galaxy.
Cette étrange structure n’est pourtant pas celle d’une galaxie paisiblement installée sous cette forme. La Roue de Chariot porte les traces d’une violente collision avec une galaxie plus petite. Les observations du télescope spatial James Webb ont permis d’examiner dans l’infrarouge les étoiles et la poussière de ce spectaculaire accident cosmique.
La galaxie de la Roue de Chariot observée dans l’infrarouge par les instruments NIRCam et MIRI du télescope spatial James Webb. Crédit : NASA, ESA, CSA, STScI.
À retenir
- La galaxie de la Roue de Chariot se trouve à environ 500 millions d’années-lumière, dans la constellation du Sculpteur.
- Sa forme spectaculaire résulte d’une collision à grande vitesse avec une galaxie plus petite.
- Elle possède deux anneaux, dont un vaste anneau extérieur qui continue de se propager dans la galaxie.
- Cette perturbation déclenche une importante formation de nouvelles étoiles.
- Les observations infrarouges du télescope James Webb révèlent les étoiles et les structures de poussière avec un niveau de détail inaccessible aux seules observations en lumière visible.
Pourquoi la galaxie de la Roue de Chariot ressemble-t-elle à une roue ?
La Roue de Chariot n’a probablement pas toujours ressemblé à cet étrange objet circulaire.
Avant sa transformation, il s’agissait vraisemblablement d’une grande galaxie spirale. Puis une galaxie plus petite l’a traversée à grande vitesse.
Cette rencontre a produit une perturbation considérable. La NASA et l’ESA comparent le phénomène aux ondulations qui se propagent lorsqu’une pierre tombe dans un étang.
À l’échelle galactique, la « pierre » est évidemment une galaxie et l’étang contient des milliards d’étoiles.
Deux anneaux se distinguent aujourd’hui. Le plus petit entoure le centre très lumineux de la galaxie. Le second, beaucoup plus vaste, se propage vers l’extérieur depuis des centaines de millions d’années.
C’est ce grand anneau qui donne à l’ensemble son aspect caractéristique de roue.
Une collision vieille d’environ 400 millions d’années
La collision qui a bouleversé la galaxie remonte à environ 400 millions d’années. La NASA indique que son anneau extérieur s’étend depuis approximativement 440 millions d’années.
La Roue de Chariot constitue donc une sorte d’instantané d’une transformation qui, à notre échelle, paraît figée mais se poursuit toujours.
La collision a affecté la forme de la galaxie, mais également la répartition de son gaz et de sa poussière. En se propageant, l’onde de perturbation comprime la matière interstellaire et crée des conditions favorables à la naissance de nouvelles étoiles.
L’anneau extérieur est ainsi une région particulièrement active de formation stellaire.
Une gigantesque pouponnière d’étoiles
Les zones bleues déjà observées par le télescope spatial Hubble correspondent notamment à de nombreux amas de jeunes étoiles.
Les observations de James Webb permettent d’aller plus loin grâce à l’infrarouge. L’instrument NIRCam observe des longueurs d’onde capables de mieux traverser la poussière que la lumière visible et révèle ainsi de nombreuses jeunes étoiles. C’est l’un des grands intérêts de Webb pour étudier les régions de formation stellaire, comme le montrent également ses observations de NGC 602, un amas où naissent de nouvelles étoiles dans le Petit Nuage de Magellan.
La Roue de Chariot observée avec l’instrument MIRI de James Webb. Les structures mises en évidence dans l’infrarouge moyen permettent notamment d’étudier la poussière de la galaxie. Crédit : NASA, ESA, CSA, STScI.
L’instrument MIRI, sensible à l’infrarouge moyen, révèle quant à lui davantage la structure de la poussière.
Les fameux « rayons » reliant les régions centrales à l’anneau extérieur apparaissent alors particulièrement bien.
Ils contiennent notamment des poussières riches en silicates, tandis que d’autres zones de la galaxie abritent des composés hydrocarbonés.
La comparaison des différentes longueurs d’onde permet ainsi aux astronomes de distinguer des structures qui se superposent sur une photographie classique.
Hubble connaissait déjà bien cette étrange galaxie
James Webb n’a pas découvert la galaxie de la Roue de Chariot.
Elle avait été photographiée bien auparavant et le télescope spatial Hubble en avait notamment livré une spectaculaire observation dans les années 1990.
Les astronomes pouvaient déjà distinguer l’anneau extérieur constellé de jeunes amas stellaires ainsi que les conséquences de la collision.
Webb a surtout apporté une nouvelle vision infrarouge de la galaxie. Ses instruments permettent de mieux traverser les régions poussiéreuses et d’étudier séparément différentes populations d’étoiles et différents constituants de la poussière. Les premières observations de la Roue de Chariot par James Webb avaient d’ailleurs déjà été présentées sur 2tout2rien lors de leur publication en 2022.
Webb permet d’appliquer cette approche à de nombreuses galaxies : ses observations infrarouges ont par exemple révélé avec une précision remarquable la structure de plusieurs galaxies spirales, leurs étoiles, leur gaz et surtout des réseaux de poussière beaucoup moins évidents en lumière visible.
C’est en 2022 que ces nouvelles images ont remis la Roue de Chariot sous les projecteurs.
Une galaxie d’environ 150 000 années-lumière
La Roue de Chariot est également imposante. Son spectaculaire anneau atteint environ 150 000 années-lumière de diamètre.
À titre de comparaison, le disque de notre Voie lactée mesure de l’ordre de 100 000 années-lumière de diamètre selon la définition retenue.
Il faut toutefois être prudent avec les dimensions indiquées à côté des images astronomiques. Les fiches consacrées aux observations Webb mentionnent parfois des champs couvrant plus de 300 000 années-lumière : il s’agit alors de la largeur de la région représentée et non du diamètre de la Roue de Chariot elle-même.
Des trous noirs se cachent-ils dans la roue ?
Les observations réalisées dans d’autres domaines du spectre électromagnétique complètent encore le tableau.
Le télescope spatial Chandra a détecté plusieurs sources très lumineuses en rayons X dans la région de l’anneau.
Certaines sont probablement des systèmes binaires dans lesquels un trou noir aspire de la matière provenant d’une étoile compagnon.
Ce phénomène est cohérent avec l’intense formation stellaire provoquée par la collision : les étoiles les plus massives vivent rapidement, explosent en supernova et peuvent laisser derrière elles des étoiles à neutrons ou des trous noirs.
La Roue de Chariot n’est donc pas seulement spectaculaire en lumière visible ou infrarouge. Son histoire se révèle en combinant plusieurs types d’observations.
Observer la Roue de Chariot, c’est regarder 500 millions d’années dans le passé
Sa distance ajoute une dimension vertigineuse à ces images.
La lumière voyage à environ 300 000 kilomètres par seconde, mais elle met malgré tout près de 500 millions d’années à parcourir la distance qui nous sépare de cette galaxie.
Nous ne voyons donc pas la Roue de Chariot telle qu’elle est aujourd’hui.
Nous la voyons telle qu’elle était lorsque la lumière captée par Hubble ou James Webb a commencé son voyage vers nous, il y a approximativement un demi-milliard d’années.
À cette époque, sur Terre, les premiers grands épisodes de diversification de la vie animale étaient encore relativement récents à l’échelle géologique.
La vidéo en ouverture prend alors une autre dimension : ce n’est pas seulement un voyage de centaines de millions d’années-lumière à travers l’espace. C’est également un voyage de centaines de millions d’années dans le passé.
La Roue de Chariot ne gardera pas éternellement cette forme
La galaxie que nous observons est dans une phase transitoire.
Ses anneaux continuent d’évoluer et la perturbation provoquée par la collision modifie encore la répartition du gaz, de la poussière et des étoiles.
Les astronomes s’intéressent justement à la Roue de Chariot parce qu’elle permet d’observer les conséquences d’une collision galactique à grande échelle. Les observations de Hubble, Chandra et désormais James Webb permettent de suivre cette histoire à différentes longueurs d’onde et d’en révéler des composantes différentes.
Son apparence spectaculaire est donc aussi celle d’un immense chantier cosmique.
Et puisque nous la regardons avec un retard d’environ 500 millions d’années, il existe une dernière subtilité : la véritable Roue de Chariot a déjà eu un demi-milliard d’années supplémentaires pour évoluer.
La lumière qui nous montrerait ce qu’elle est devenue est simplement encore en route.
Sources pour aller plus loin
- NASA — Webb Captures Stellar Gymnastics in the Cartwheel Galaxy
- ESA/Webb — Cartwheel Galaxy, NIRCam and MIRI composite
- ESA/Webb — Cartwheel Galaxy observée avec MIRI
- NASA — Cartwheel Galaxy observée par Hubble
- Chandra X-ray Observatory — Cartwheel Galaxy
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