Le couplage de deux relevés de données, collectant les émissions dans les rayons X très énergiques (détecteurs de XMM-Newton), et celles dans l’infrarouge lointain (détecteurs de Herschel), a permis :
- d’une part de cartographier les vestiges de l’explosion stellaire (supernova)
- d’autre part d’étudier la dynamique qui anime ces restes de matières stellaires, pouvant conduire à la naissance de futures étoiles.
W44 est une supernova située à une distance de 10.000 années-lumière, dans une région de notre galaxie riche en zones de formation d’étoiles. La supernova, visible sur l’image comme la sphère de matière stellaire bleue, mesure environ 100 années-lumière de diamètre (600 fois la taille du système solaire).
Étude du phénomène d’explosion
En fin de vie, l’étoile massive a expulsé ses couches supérieures dans une explosion spectaculaire. Ne reste plus alors que l’ « armature » de son cœur : une étoile à neutrons, formée il y a environ 20 000 ans. Cette étoile tourne très vite sur elle-même (phénomène de pulsar) et produit un vent de particules très énergiques, émettant des rayons X.
L’intérieur de la sphère bleue est rempli de gaz chaud (7 millions de degrés, zone diffuse) et de régions riches en métaux (zones les plus brillantes). Le gaz propulsé à la périphérie (plus froide) révèle la propagation de l’explosion de la supernova. Autour, les nuages et « filaments » de matière constituent un réseau freinant l’extension de cette propagation, comme des « amortisseurs » de l’onde de choc.
Dynamique des résidus
Les relevés d’Herschel, effectués dans l’infrarouge lointain, permettent de localiser les nuages de matière interstellaire chauffés par les étoiles environnantes, et mettent en évidence des zones de gaz froid et plus dense [1]. Ce sont des zones de formation de nouvelles étoiles.
[1] La densité de la matière stellaire est relative : les zones les plus denses captées par Herschel correspondent à une densité de 100.000 (soit 105) molécules par cm3 ; à titre de comparaison, l’air a une densité de l’ordre de 2.1019 molécules par cm3 !
Un bon exemple de ce phénomène est visible à la droite de W44 : un trio de nuages de gaz et de poussière interstellaires indique trois régions où la naissance d’étoiles est en cours.
D’autres objets rouges et compacts dispersés dans l’image sont des graines des futures étoiles, encore froides, qui parviendront peut-être à émerger de leur cocon de poussière galactique. L’émission diffuse retrouvée en bas à gauche de l’image est un aperçu de la Voie Lactée.
Les images de Herschel ont été produites dans le cadre du programme HOBYS coordonné au CEA-Irfu, UMR AIM Paris Saclay par Frédérique Motte. Le programme-clé HOBYS vise à étudier les régions de formation d’étoiles dans les nuages moléculaires géants de la Voie Lactée, grâce aux instruments Spire et Pacs à bord de Herschel.
À propos de XMM-Newton et de Herschel
L'observatoire XMM-Newton est le plus gros satellite d'observation de rayons X jamais mis en orbite et le plus gros satellite construit en Europe, développé par l'Agence spatiale européenne (ESA). Lancé le 10 décembre 1999, il a mobilisé en France trois laboratoires coordonnés par le Cnes (Centre national d’études spatiales). Le CEA-Irfu a participé à la réalisation des instruments du satellite et à leur étalonnage.
Herschel, également développé par l’ESA, est le plus grand télescope spatial jamais réalisé à ce jour, et a été envoyé dans l’espace le 14 mai 2009. Sa mission : étudier la formation des étoiles, dans le domaine infrarouge et submillimétrique. En partenariat avec le Cnes, le CEA-Irfu, le CEA-Liten, et le CEA-Inac participent largement à ce programme de l’Agence spatiale européenne, notamment pour l’élaboration du détecteur infrarouge Pacs, des systèmes de refroidissement et du miroir primaire du satellite.