Il y a environ 11 000 ans, une étoile massive explosait dans la Voie lactée mais l’événement ne fut observé depuis la Terre qu’il y a environ 360 ans dans la constellation de Cassiopée et a donné naissance à une source radio, découverte juste après la Seconde Guerre mondiale, ainsi qu’à une étoile à neutrons. Aujourd’hui, le télescope spatial James-Webb permet non seulement de scanner la structure du reste de l’explosion dans le milieu interstellaire, mais aussi de faire en quelque sorte des films des échos de lumière infrarouge, provoqués indirectement par le passage des rayons X et ultraviolets dans ce milieu produit par la propagation de l’onde de choc de l’explosion.
Vous avez peut-être manqué le mois dernier un communiqué de la Nasa faisant état d’une nouvelle réussite spectaculaire obtenue avec le télescope spatial James-Webb, surnommé le JWST d’après son acronyme en anglais. Ce n’est pas la première fois que cet œilœil de la noosphère est employé pour révéler de nouveaux secrets de restes d’une explosion de supernova, mais ce qui est remarquable c’est qu’une série de photos prises au cours des temps d’observation alloués à une équipe d’astronomesastronomes permet de voir l’évolution dans le temps des échos de lumière produits jadis par l’explosion de cette supernova dans le milieu interstellaire de la voie lactée.
La supernova, à l’origine du phénomène associé étudié avec le JWST, est reliée à Cassiopée A, une source radio astronomique puissante – la deuxième en intensité après le SoleilSoleil dans une bande de longueurs d’ondelongueurs d’onde – qui a été découverte en 1947 au moment de l’essor de la radioastronomie. On ne lui a découvert une contrepartie dans le visible qu’en 1950, un reste de supernovareste de supernova formant une sorte de bulle de plasma chaud à environ 30 millions de degrés, et en expansion dans la Voie lactée à environ 11 000 années-lumièreannées-lumière du Système solaireSystème solaire.
Cette vidéo accélérée utilisant des données du télescope spatial James-Webb de la Nasa met en évidence l’évolution d’un écho lumineux à proximité du reste de supernova Cassiopée A. Un écho lumineux se produit lorsqu’une étoile explose ou entre en éruption, projetant de la lumière dans les amas de poussière interstellaire environnants et les faisant briller selon un motif en expansion constante. La résolution exquise du télescope Webb montre non seulement des détails incroyables au sein de ces échos lumineux, mais aussi leur expansion en quelques semaines seulement – une échelle de temps remarquablement courte si l’on considère que la plupart des cibles cosmiques restent inchangées au cours d’une vie humaine. © Nasa, ESA, CSA, STScI, J. Jencson (Caltech/IPAC)
Des ondes de choc qui provoquent des flashs de lumière chauffant des poussières
On appelle SNSN 1667 la supernova à l’origine de Cassiopée A, parfois suivie d’un point d’interrogation (SN 1667?) pour signifier que la date n’est pas connue avec certitude. L’étude de son reste peut nous donner des renseignements sur les étoiles massives qui sont responsables de la nucléosynthèse de bien des éléments qui font de nous des poussières d’étoilesétoiles, comme aimait à le dire le regretté Hubert Reeves. Ce reste est donc depuis longtemps l’un des objets de choix des astronomes qui l’ont déjà étudié avec des télescopes dans l’espace à diverses longueurs d’onde, les rayons Xrayons X avec ChandraChandra et IXPE, l’infrarougeinfrarouge avec Spitzer ou le visible avec Hubble.
Ce n’est pas la première fois que le regard du télescope spatial James-Webb (JWST) a été tourné vers la région entourant Cassiopée A. Les échos de lumière observés aujourd’hui sont des émissionsémissions de lumière dans l’infrarouge de la matièrematière du milieu interstellaire, essentiellement un mélange composé principalement de noyaux d’hydrogènehydrogène et d’héliumhélium avec un peu de poussière riche en siliciumsilicium et carbonecarbone, parfois entourée d’une gangue de glaces.
Ce rayonnement infrarouge est en fait la réponse au milieu interstellaire à son interaction il y a environ 350 ans avec des flashsflashs dans le domaine des rayons X et ultravioletsultraviolets produits par le passage d’ondes de choc dans ce milieu. Les ondes de choc elles-mêmes sont plus anciennes car elles ont été générées au moment de l’explosion de la supernova, il y a donc 11 000 ans environ, et dans le milieu interstellaire elles ont en fait rejoint la matière éjectée par l’étoile qui était instable bien avant l’explosion elle-même.
Cette vidéo présente l’image NIRCam (Near-Infrared Camera) de Webb du reste de la supernova Cassiopée A (Cas A). La haute résolution de NIRCam détecte de minuscules nœuds de gaz résultant de l’explosion de l’étoile, ainsi que des échos lumineux dispersés dans le champ de vision. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l’écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Danielle Kirshenblat (STScI), Nasa, ESA, CSA, STScI, Danny Milisavljevic (Purdue University), Ilse De Looze (UGent), Tea Temim (Princeton University)
Le JWST, un scanner à restes de supernovae
Toujours est-il que comme l’explique un communiqué de la Nasa, le JWST en observant les échos de lumière dans le reste de la supernova permet de cartographier pour la première fois la véritable structure 3D de cette poussière et de ce gazgaz interstellaires. Le communiqué fait aussi état de l’enthousiasme et de la surprise des astrophysiciensastrophysiciens : « Nous avons été assez choqués de voir ce niveau de détail », a déclaré notamment Jacob Jencson du Caltech/IPAC à Pasadena, chercheur principal du programme scientifique.
« Nous voyons des couches comme un oignonoignon. Nous pensons que chaque région dense et poussiéreuse que nous voyons, et la plupart de celles que nous ne voyons pas, ressemblent à cela à l’intérieur. Nous n’avons simplement jamais pu regarder à l’intérieur d’elles auparavant », a ajouté Josh Peek du Space Telescope Science Institute de Baltimore, membre de l’équipe scientifique.
Les astrophysiciens ont fait ces découvertes en décidant de s’intéresser de plus près – grâce aux nouvelles possibilités fournies par les instruments du JWST – à l’un des dizaines d’échos lumineux observés jadis près du reste de la supernova Cassiopée A par le défunt télescope spatial Spitzer de la Nasa.
Les observations dans l’infrarouge du JWST avec une résolutionrésolution supérieure ont montré la présence de structures en feuillets serrés à des échelles remarquablement petites d’environ 400 unités astronomiquesunités astronomiques, soit moins d’un centième d’année-lumière, qui pourraient être influencées par les champs magnétiqueschamps magnétiques interstellaires galactiques de la Voie lactée.
