Dans cette image en mosaïque s'étendant sur 340 années-lumière de diamètre, la caméra proche infrarouge de Webb (NIRCam) affiche la région de formation d'étoiles de la nébuleuse de la tarentule sous un nouveau jour, y compris des dizaines de milliers de jeunes étoiles jamais vues auparavant qui étaient auparavant enveloppées de cosmique poussière. La région la plus active semble scintiller de jeunes étoiles massives, apparaissant bleu pâle. Dispersées parmi elles se trouvent des étoiles encore incrustées, apparaissant en rouge, mais qui n'ont pas encore émergé du cocon poussiéreux de la nébuleuse. NIRCam est capable de détecter ces étoiles recouvertes de poussière grâce à sa résolution sans précédent aux longueurs d'onde proches de l'infrarouge. En haut à gauche de l'amas de jeunes étoiles et au sommet de la cavité de la nébuleuse, une étoile plus ancienne affiche bien en évidence les huit pointes de diffraction distinctives de NIRCam, un artefact de la structure du télescope. En suivant la pointe centrale supérieure de cette étoile vers le haut, elle pointe presque vers une bulle distinctive dans le nuage. De jeunes étoiles encore entourées de matière poussiéreuse soufflent dans cette bulle, commençant à creuser leur propre cavité. Les astronomes ont utilisé deux des spectrographes de Webb pour examiner de plus près cette région et déterminer la composition chimique de l'étoile et de son gaz environnant. Cette information spectrale indiquera aux astronomes l'âge de la nébuleuse et le nombre de générations de naissance d'étoiles qu'elle a vues. Plus loin de la région centrale des jeunes étoiles chaudes, le gaz plus froid prend une couleur rouille, indiquant aux astronomes que la nébuleuse est riche en hydrocarbures complexes. Ce gaz dense est la matière qui formera les futures étoiles. Alors que les vents des étoiles massives balayent le gaz et la poussière, une partie s'accumulera et, avec l'aide de la gravité, formera de nouvelles étoiles. Crédit :NASA, ESA, CSA et STScI
Des milliers de jeunes étoiles inédites sont repérées dans une pépinière stellaire appelée 30 Doradus, capturée par le télescope spatial NASA/ESA/CSA James Webb. Surnommée la nébuleuse de la tarentule pour l'apparition de ses filaments poussiéreux dans les images de télescope précédentes, la nébuleuse a longtemps été l'une des préférées des astronomes étudiant la formation des étoiles. En plus des jeunes étoiles, Webb révèle des galaxies d'arrière-plan lointaines, ainsi que la structure et la composition détaillées du gaz et de la poussière de la nébuleuse.
À seulement 161 000 années-lumière dans la galaxie du Grand Nuage de Magellan, la nébuleuse de la Tarentule est la région de formation d'étoiles la plus grande et la plus brillante du groupe local, les galaxies les plus proches de notre Voie lactée. Il abrite les étoiles les plus chaudes et les plus massives connues. Les astronomes ont concentré trois des instruments infrarouges à haute résolution de Webb sur la tarentule. Vue avec la caméra proche infrarouge de Webb (NIRCam), la région ressemble à la maison d'une tarentule fouisseuse, tapissée de sa soie. La cavité de la nébuleuse centrée sur l'image NIRCam a été creusée par le rayonnement cloquant d'un amas de jeunes étoiles massives, qui scintillent en bleu pâle sur l'image. Seules les zones environnantes les plus denses de la nébuleuse résistent à l'érosion par les puissants vents stellaires de ces étoiles, formant des piliers qui semblent pointer vers l'amas. Ces piliers contiennent des protoétoiles en formation, qui finiront par émerger de leurs cocons poussiéreux et façonneront à leur tour la nébuleuse.
Le spectrographe proche infrarouge de Webb (NIRSpec) a surpris une très jeune étoile en train de faire exactement cela. Les astronomes pensaient auparavant que cette étoile pourrait être un peu plus âgée et déjà en train de nettoyer une bulle autour d'elle-même. Cependant, NIRSpec a montré que l'étoile commençait à peine à émerger de son pilier et maintenait toujours un nuage de poussière isolant autour d'elle. Sans les spectres haute résolution de Webb aux longueurs d'onde infrarouges, cet épisode de formation d'étoiles en action n'aurait pas pu être révélé.
Le spectrographe proche infrarouge de Webb (NIRSpec) révèle ce qui se passe réellement dans une région intrigante de la nébuleuse de la tarentule. Les astronomes ont concentré le puissant instrument sur ce qui ressemblait à une petite bulle dans l'image de la caméra proche infrarouge de Webb (NIRCam). Cependant, les spectres révèlent une image très différente d'une jeune étoile soufflant une bulle dans son gaz environnant. La signature de l'hydrogène atomique, représentée en bleu, apparaît dans l'étoile elle-même mais ne l'entoure pas immédiatement. Au lieu de cela, il apparaît à l'extérieur de la "bulle", dont les spectres montrent qu'il est en fait "rempli" d'hydrogène moléculaire (vert) et d'hydrocarbures complexes (rouge). Cela indique que la bulle est en fait le sommet d'un pilier dense de poussière et de gaz qui est soufflé par le rayonnement de l'amas de jeunes étoiles massives en bas à droite (voir l'image NIRCam complète). Il n'apparaît pas comme un pilier comme certaines autres structures de la nébuleuse car il n'y a pas beaucoup de contraste de couleur avec la zone qui l'entoure. Le vent stellaire violent des jeunes étoiles massives de la nébuleuse brise les molécules à l'extérieur du pilier, mais à l'intérieur, elles sont préservées, formant un cocon moelleux pour l'étoile. Cette étoile est encore trop jeune pour nettoyer son environnement en soufflant des bulles - NIRspec l'a capturée commençant tout juste à émerger du nuage protecteur à partir duquel elle s'est formée. Sans la résolution de Webb aux longueurs d'onde infrarouges, la découverte de cette naissance d'étoile en action n'aurait pas été possible. Crédit : NASA, ESA, CSA et STScI
La région prend une apparence différente lorsqu'elle est vue dans les longueurs d'onde infrarouges plus longues détectées par l'instrument infrarouge moyen de Webb (MIRI). Les étoiles chaudes s'estompent et le gaz et la poussière plus froids brillent. Dans les nuages de la pépinière stellaire, des points de lumière indiquent des protoétoiles incrustées, qui gagnent encore en masse. Alors que des longueurs d'onde plus courtes de lumière sont absorbées ou diffusées par des grains de poussière dans la nébuleuse, et n'atteignent donc jamais Webb pour être détectées, des longueurs d'onde infrarouges moyennes plus longues pénètrent dans cette poussière, révélant finalement un environnement cosmique jusque-là invisible.
L'une des raisons pour lesquelles la nébuleuse de la tarentule est intéressante pour les astronomes est que la nébuleuse a un type de composition chimique similaire à celui des gigantesques régions de formation d'étoiles observées au "midi cosmique" de l'univers, lorsque le cosmos n'avait que quelques milliards d'années et que les étoiles la formation était à son apogée. Les régions de formation d'étoiles dans notre galaxie de la Voie lactée ne produisent pas d'étoiles au même rythme effréné que la nébuleuse de la Tarentule et ont une composition chimique différente. Cela fait de la tarentule l'exemple le plus proche (c'est-à-dire le plus facile à voir en détail) de ce qui se passait dans l'univers alors qu'il atteignait son brillant midi. Webb offrira aux astronomes la possibilité de comparer et de mettre en contraste les observations de la formation d'étoiles dans la nébuleuse de la Tarentule avec les observations profondes du télescope de galaxies lointaines de l'ère réelle du midi cosmique.
Malgré les milliers d'années d'observation des étoiles par l'humanité, le processus de formation des étoiles recèle encore de nombreux mystères, dont beaucoup sont dus à notre incapacité antérieure à obtenir des images nettes de ce qui se passait derrière les épais nuages des pépinières stellaires. Webb a déjà commencé à révéler un univers jamais vu auparavant et ne fait que commencer à réécrire l'histoire de la création stellaire. Webb révèle des falaises cosmiques, un paysage scintillant de naissance d'étoiles
