Keck et le JWST pour étudier comment le rayonnement des étoiles massives influence leur environnement
Les images les plus détaillées jamais prises d'une région de photo-dissociation (PDR) dans le site le plus proche de formation d'étoiles massives, le nuage moléculaire d'Orion, ont été obtenues avec le télescope Keck et présagent ce que JWST devrait bientôt accomplir. Ces observations sont essentielles pour comprendre l'interaction des jeunes étoiles massives avec le nuage de gaz et de poussière dans lequel elles naissent et où se forment les étoiles semblables au Soleil.
Les jeunes étoiles massives émettent de grandes quantités de rayonnement ultraviolet (UV) qui affectent la physique et la chimie de leur environnement. Comment cette énergie est injectée dans le nuage parent et impacte la formation d'étoiles, comme le Soleil, n'est pas encore bien connue.
Nous avons observé avec Keck-II NIRC2 et son système d'optique adaptative l’emblématique barre d'Orion. Cette zone neutre irradiée et chauffée par la lumière des étoiles est un prototype de région dominée par les photons (appelée PDR pour Photo-Dissociation Region) représentative de nombreuses régions de formation d'étoiles dans notre Galaxie et les galaxies lointaines. La nébuleuse d'Orion est la région de formation d'étoiles massives la plus proche de la Terre et pourrait être comparable à l'environnement dans lequel notre système solaire s'est formé.
Les nouvelles observations Keck nous permettent de scruter la nébuleuse jusqu'à des échelles de 40 UA (10 UA est la distance de Saturne au Soleil). Nous avons pu résoudre et distinguer spatialement les différentes sous-structures de la barre d'Orion — telles que les crêtes, les filaments, les globules et les proplyds (disques proto-planétaires photo-évaporés) — qui se sont formées lorsque les étoiles massives ont sculpté le gaz et la poussière de la nébuleuse. Nous voyons en détail où le gaz dans la PDR passe d’une phase ionisée chaude à une phase atomique puis moléculaire froide. La cartographie de cette conversion est importante car le gaz moléculaire dense et froid est le carburant nécessaire à la formation des étoiles.
Jamais auparavant nous n'avions pu observer à une si petite échelle spatiale comment la matière interstellaire se structure et comment les systèmes planétaires peuvent se former dans des environnements fortement irradiés par des étoiles massives. Cela peut nous permettre de mieux comprendre l'héritage du milieu interstellaire dans les systèmes planétaires.
Ces observations Keck laissent présager ce qui devrait être accompli avec le JWST et comment il complètera les observations ALMA.
Ces observations ont contribué à la planification du programme JWST Early Release Science (ERS) PDRs4All: Radiative feedback of massive stars. Très bientôt, nous utiliserons 3 des 4 instruments à bord de JWST, plus précisément NIRCam, NIRSpec et MIRI. JWST donnera accès à plusieurs images spectroscopiques avec une résolution spatiale similaire mais augmentera le rapport signal sur bruit et le contraste, et fournira un aperçu unique des conditions physiques locales (température, densité et pression) et de la composition chimique de ces régions.
Contact à l'IAS : Emilie Habart
Communiqué de presse : https://keckobservatory.org/orion-pdr
Article dans Astronomy & Astrophysics : https://arxiv.org/pdf/2206.08245.pdf
