L'amas stellaire NGC 1333 abrite un grand nombre de naines brunes. Les astronomes utiliseront les puissants instruments infrarouges de Webb pour en savoir plus sur ces cousins faibles des étoiles nouveau-nées brillantes de l'amas. Crédit :NASA/CXC/JPL
Scintillement, scintillement, petite étoile, comment je me demande ce que vous êtes. Les astronomes espèrent que la puissante capacité infrarouge du télescope spatial James Webb de la NASA résoudra un casse-tête aussi fondamental que l'observation des étoiles elle-même :qu'est-ce que cette faible lumière dans le ciel ? Les naines brunes brouillent une distinction claire entre les étoiles et les planètes, jetant une compréhension établie de ces corps, et les théories de leur formation, en question.
Plusieurs équipes de recherche utiliseront Webb pour explorer la nature mystérieuse des naines brunes, à la recherche d'un aperçu de la formation des étoiles et de l'atmosphère des exoplanètes, et le territoire brumeux entre les deux où la naine brune elle-même existe. Travail antérieur avec Hubble, Spitzer, et ALMA ont montré que les naines brunes peuvent être jusqu'à 70 fois plus massives que les géantes gazeuses comme Jupiter, pourtant, ils n'ont pas assez de masse pour que leurs noyaux brûlent du combustible nucléaire et irradient la lumière des étoiles. Bien que les naines brunes aient été théorisées dans les années 1960 et confirmées en 1995, il n'y a pas d'explication acceptée de la façon dont ils se forment :comme une étoile, par la contraction du gaz, ou comme une planète, par l'accrétion de matière dans un disque protoplanétaire ? Certains ont une relation de compagnon avec une star, tandis que d'autres dérivent seuls dans l'espace.
À l'Université de Montréal, Étienne Artigau dirige une équipe qui utilisera Webb pour étudier une naine brune en particulier, étiqueté SIMP0136. C'est une masse faible, Jeune, naine brune isolée - l'une des plus proches de notre Soleil - ce qui la rend fascinante pour l'étude, car il a de nombreuses caractéristiques d'une planète sans être trop proche de la lumière aveuglante d'une étoile. SIMP0136 a fait l'objet d'une percée scientifique passée par Artigau et son équipe, quand ils ont trouvé des preuves suggérant qu'il a une atmosphère nuageuse. Lui et ses collègues utiliseront les instruments spectroscopiques de Webb pour en savoir plus sur les éléments chimiques et les composés de ces nuages.
"Des mesures spectroscopiques très précises sont difficiles à obtenir depuis le sol dans l'infrarouge en raison de l'absorption variable dans notre propre atmosphère, d'où la nécessité d'une observation infrarouge depuis l'espace. Aussi, Webb nous permet de sonder les fonctionnalités, comme l'absorption d'eau, inaccessibles depuis le sol à ce niveau de précision, ", explique Artigau.
Ces observations pourraient jeter les bases d'une future exploration d'exoplanètes avec Webb, y compris quels mondes pourraient soutenir la vie. Les instruments infrarouges de Webb seront capables de détecter les types de molécules dans l'atmosphère des exoplanètes en voyant quels éléments absorbent la lumière lorsque la planète passe devant son étoile, une technique scientifique connue sous le nom de spectroscopie de transit.
Conception d'artiste d'une naine brune, mettant en scène l'atmosphère nuageuse d'une planète et la lumière résiduelle d'une quasi-étoile. Crédit :NASA/ESA/JPL
"La naine brune SIMP0136 a la même température que diverses planètes qui seront observées en spectroscopie de transit avec Webb, et les nuages sont connus pour affecter ce type de mesure; nos observations nous aideront à mieux comprendre les ponts nuageux des naines brunes et les atmosphères des planètes en général, " dit Artigau.
La recherche de faible masse, les naines brunes isolées étaient l'un des premiers objectifs scientifiques proposés pour le télescope Webb dans les années 1990, dit l'astronome Aleks Scholz de l'Université de St. Andrews. Les naines brunes ont une masse inférieure à celle des étoiles et ne "brillent" pas mais émettent simplement la faible lueur de leur naissance, et donc ils sont mieux vus en lumière infrarouge, c'est pourquoi Webb sera un outil si précieux dans cette recherche.
Scholz, qui dirige également le projet Substellar Objects in Nearby Young Clusters (SONYC), utilisera l'imageur infrarouge proche et le spectrographe sans fente (NIRISS) de Webb pour étudier NGC 1333 dans la constellation de Persée. NGC 1333 est une pépinière d'étoiles qui abrite également un nombre inhabituellement élevé de naines brunes, certains d'entre eux à l'extrémité très basse de la plage de masse pour de tels objets - en d'autres termes, pas beaucoup plus lourd que Jupiter.
"En plus d'une décennie de recherche, notre équipe a trouvé qu'il est très difficile de localiser les naines brunes qui ont moins de cinq masses de Jupiter - la masse où la formation des étoiles et des planètes se chevauchent. C'est un travail pour le télescope Webb, " dit Scholz. " Cela a été une longue attente pour Webb, mais nous sommes très heureux d'avoir l'opportunité d'innover et de découvrir potentiellement un tout nouveau type de planètes, non lié, errant dans la Galaxie comme des étoiles."
Les deux projets menés par Scholz et Artigau utilisent des observations à temps garanti (GTO), temps d'observation sur le télescope qui est accordé aux astronomes qui ont travaillé pendant des années pour préparer les opérations scientifiques de Webb.
