Le télescope spatial James Webb a livré une vue spectaculaire de NGC 602, un jeune amas d’étoiles situé dans le Petit Nuage de Magellan. Mais cet amas ne date pas lui-même des premiers temps de l’Univers : il n’a que quelques millions d’années.
Son intérêt vient surtout de son environnement. NGC 602 contient très peu d’éléments plus lourds que l’hydrogène et l’hélium, ce qui en fait un précieux laboratoire pour étudier la formation des étoiles dans des conditions qui ressemblent, sur certains aspects, à celles de l’Univers jeune.
NGC 602 observé par les instruments NIRCam et MIRI du télescope spatial James Webb. Crédit : ESA/Webb, NASA & CSA, P. Zeidler, E. Sabbi, A. Nota, M. Zamani (ESA/Webb) (CC BY 4.0).
À retenir
- NGC 602 est un très jeune amas d’étoiles situé à environ 200 000 années-lumière, dans le Petit Nuage de Magellan.
- Son environnement est pauvre en éléments lourds, une caractéristique intéressante pour étudier des conditions proches de celles de l’Univers jeune.
- James Webb y a permis d’identifier 64 candidates naines brunes, avec des masses estimées entre environ 50 et 84 fois celle de Jupiter.
- Ces candidates constituent la première population riche de jeunes naines brunes détectée hors de la Voie lactée.
- En décembre 2024, une image combinant Webb et le télescope spatial Chandra a révélé une étonnante structure surnommée la « couronne cosmique ».
NGC 602, un jeune amas d’étoiles dans le Petit Nuage de Magellan
NGC 602 se situe aux abords du Petit Nuage de Magellan, une galaxie satellite de la Voie lactée visible depuis l’hémisphère sud et distante d’environ 200 000 années-lumière.
L’amas est extrêmement jeune à l’échelle astronomique. Une étude publiée en 2024 lui attribue un âge d’environ 2 à 3 millions d’années.
Les images de James Webb montrent les étoiles de NGC 602, de jeunes objets stellaires ainsi que d’impressionnantes crêtes de gaz et de poussière. De nombreuses galaxies beaucoup plus lointaines apparaissent également en arrière-plan.
Les observations associent notamment les données de la caméra proche infrarouge NIRCam et de l’instrument infrarouge moyen MIRI.
NGC 602 et son environnement de gaz et de poussière observés par James Webb. Crédit : ESA/Webb, NASA & CSA, P. Zeidler, E. Sabbi, A. Nota, M. Zamani (ESA/Webb) (CC BY 4.0).
Pourquoi NGC 602 ressemble-t-il aux conditions de l’Univers jeune ?
Le véritable intérêt scientifique de NGC 602 vient de sa faible métallicité.
En astronomie, les éléments chimiques plus lourds que l’hydrogène et l’hélium sont traditionnellement regroupés sous le terme de « métaux ». Les premières générations d’étoiles de l’Univers se sont formées avant que les étoiles précédentes aient eu le temps de fabriquer et de disperser de grandes quantités de ces éléments lourds.
NGC 602 se trouve justement dans un environnement où ils sont relativement peu abondants.
Il ne s’agit donc pas d’observer directement les premières étoiles de l’Univers. Les astronomes utilisent plutôt NGC 602 comme un analogue proche permettant d’étudier la formation stellaire dans un milieu pauvre en éléments lourds.
Les nuages sombres de poussière dense et l’abondance de gaz ionisé montrent également que la formation d’étoiles continue dans cette région.
C’est un autre exemple spectaculaire de pépinière stellaire observée par Webb, après Herbig-Haro 211 et les jets produits par une protoétoile encore très jeune.
James Webb a identifié 64 candidates naines brunes dans NGC 602
Les observations de Webb ont surtout attiré l’attention avec l’identification d’une importante population de candidates naines brunes.
L’équipe dirigée par Peter Zeidler a obtenu des mesures photométriques individuelles pour 64 objets candidats. Leur masse est estimée entre environ 0,05 et 0,08 masse solaire, soit approximativement 50 à 84 masses de Jupiter.
NGC 602 observé par James Webb, dont la sensibilité dans l’infrarouge permet d’étudier les objets stellaires et sous-stellaires de faible masse. Crédit : ESA/Webb, NASA & CSA, P. Zeidler, E. Sabbi, A. Nota, M. Zamani (ESA/Webb) (CC BY 4.0).
Les naines brunes sont parfois surnommées « étoiles ratées », même si cette expression est un raccourci.
Elles sont plus massives que les planètes géantes mais n’ont pas acquis suffisamment de masse pour maintenir durablement la fusion de l’hydrogène comme une véritable étoile.
Les observations de NGC 602 suggèrent qu’elles peuvent se former selon des mécanismes proches de ceux des étoiles : elles accumulent simplement une quantité de matière insuffisante pour franchir la limite permettant de devenir une étoile classique.
Cette population est particulièrement remarquable car elle constitue la première population riche de jeunes candidates naines brunes identifiée hors de la Voie lactée.
Les chercheurs restent toutefois prudents : il s’agit encore de candidates identifiées grâce aux observations et aux modèles, et des travaux complémentaires permettront d’affiner leur nature exacte.
Hubble et Webb offrent deux visions complémentaires de NGC 602
NGC 602 n’est pas une découverte de James Webb.
Le télescope spatial Hubble avait déjà observé cette région et montré qu’elle abritait une importante population de jeunes étoiles de faible masse.
Webb a ajouté une information essentielle grâce à sa sensibilité dans l’infrarouge. Il permet d’étudier beaucoup plus profondément les objets sous-stellaires et les régions obscurcies par la poussière.
Les observations de Hubble et James Webb permettent d’étudier NGC 602 à différentes longueurs d’onde et de mieux comprendre sa population de jeunes étoiles. Crédit : ESA/Webb, NASA & CSA, P. Zeidler, E. Sabbi, A. Nota, M. Zamani (ESA/Webb) (CC BY 4.0).
Cette complémentarité entre télescopes est également spectaculaire dans les images des Piliers de la création obtenues par Hubble et James Webb.
Webb n’efface donc pas les observations précédentes : il apporte une nouvelle lecture de régions déjà connues en utilisant des longueurs d’onde différentes.
Webb et Chandra révèlent la « couronne cosmique » de NGC 602
En décembre 2024, la NASA a publié une nouvelle représentation de NGC 602 combinant les observations infrarouges de James Webb avec les données en rayons X du télescope spatial Chandra.
La structure de gaz et de poussière dessine un vaste anneau qui évoque une couronne, ce qui lui a valu le surnom de « cosmic wreath », ou « couronne cosmique ».
Les données de Webb dessinent principalement la structure annulaire de gaz et de poussière, tandis que Chandra révèle le rayonnement X produit par de jeunes étoiles massives et énergétiques situées au cœur de la région.
Cette image rappelle que la naissance des étoiles n’est pas un phénomène paisible. Les jeunes étoiles massives émettent un intense rayonnement qui chauffe, ionise et sculpte progressivement la matière environnante.
NGC 602 observé par James Webb. De nouvelles observations combinant Webb et Chandra ont ensuite révélé la structure surnommée la « couronne cosmique ». Crédit : ESA/Webb, NASA & CSA, P. Zeidler, E. Sabbi, A. Nota, M. Zamani (ESA/Webb) (CC BY 4.0).
Un laboratoire pour comprendre comment naissent les étoiles
NGC 602 permet ainsi aux astronomes d’étudier plusieurs étapes de la formation stellaire dans un environnement très différent de celui du voisinage du Soleil.
L’amas rassemble de jeunes étoiles, du gaz ionisé, des nuages de poussière, des objets stellaires encore en formation et une population de candidates naines brunes.
En étudiant leur distribution et leur masse, les chercheurs peuvent notamment tester une question importante : la formation des étoiles et des naines brunes fonctionne-t-elle de la même manière lorsque le milieu contient très peu d’éléments lourds ?
Ce type d’observation complète d’autres images de Webb consacrées à la naissance des étoiles et aux structures façonnées par les jeunes astres.
À une tout autre échelle, le télescope a également livré des vues remarquables de galaxies entières, comme la galaxie de la Roue de Chariot observée après une collision cosmique.
NGC 602 n’est donc pas une fenêtre directe sur les premiers instants de l’Univers. C’est quelque chose de plus subtil : un laboratoire relativement proche où certaines conditions chimiques rappellent celles dans lesquelles les premières générations d’étoiles ont dû se former il y a des milliards d’années.
Sources pour aller plus loin
- ESA/Webb — Webb finds candidates for first young brown dwarfs outside the Milky Way
- ESA/Webb — NGC 602, image NIRCam et MIRI
- NASA — Chandra and Webb Spy a Cosmic Wreath
- NASA — Cosmic Wreath Displaying Stellar Circle of Life
- The Astrophysical Journal — Discovering Subsolar Metallicity Brown Dwarf Candidates in the Small Magellanic Cloud
Images de JWT, découvrez également la celle de de la naissance d’étoiles similaires au soleil.