Comment naît une étoile

D'un nuage froid et sombre à un cœur en rotation, un disque avec des jets, des planètes en formation et la fusion qui s'allume

Voir en 3D

Étape par étape

Un nuage froid et sombre

Ce qui est mesuré et ce qui est dessiné : les températures viennent de la lumière radio du gaz et de la lueur de la poussière. Le nuage ici est dessiné : ses grumeaux viennent d'un bruit, pas de la carte d'un vrai nuage, et les étoiles derrière lui sont le ciel propre de l'application.

Quelque chose le comprime

Tout ce qui comprime le gaz fabrique donc des étoiles. L'onde de choc d'une supernova, les vents d'étoiles jeunes et chaudes, des nuages qui se heurtent ou le lent tassement du gaz traversant un bras spiral peuvent tous pousser des parties d'un nuage au-delà de la limite. Des atomes radioactifs à vie courte dans les plus vieilles météorites suggèrent qu'une supernova proche a peut-être aidé à déclencher la naissance du Soleil lui-même.

Ce qui est mesuré et ce qui est dessiné : la masse de Jeans est calculée avec sa formule à partir de températures et de densités mesurées. Le choc est dessiné comme une nappe pâle ; un vrai serait invisible à l'œil. Les champs magnétiques et la turbulence soutiennent aussi les nuages, si bien que les vrais cœurs ont souvent besoin de plus que la masse de Jeans.

Le cœur s'effondre

Tant que le gaz est ténu, la chaleur de la chute s'échappe en lumière infrarouge et le cœur reste froid. Dès que le centre est assez dense pour la piéger, la chaleur s'accumule, la pression monte et un cœur chaud se forme : le germe d'une protoétoile. La chute est dessinée ici en quelques secondes au lieu de cent mille ans.

Une protoétoile et son disque

Le gaz en rotation s'aplatit en un disque autour d'une protoétoile nouveau-née. Encore enfouie dans un cocon de poussière, elle n'est visible qu'en infrarouge et en radio, et elle grossit en se nourrissant du disque.

À ce stade, que les astronomes appellent classe 0, la protoétoile a moins d'environ cent mille ans et n'a rassemblé qu'une partie de sa masse finale. Elle brille de l'énergie du gaz qui s'écrase sur elle, mais son cocon de poussière absorbe cette lumière et rayonne en infrarouge. Les caméras infrarouges de Webb et des radiotélescopes comme ALMA voient à travers jusqu'à elle.

Ce qui est mesuré et ce qui est dessiné : les protoétoiles, leurs disques et leurs cocons se voient sur des images infrarouges et radio, et leurs tailles y sont mesurées. Ici, la lueur de la protoétoile est dessinée bien plus grande que l'étoile, et la poussière plus ténue qu'elle ne l'est, pour qu'on puisse voir à l'intérieur.

Jets : objets de Herbig–Haro

Là où un jet percute le gaz plus lent qui l'entoure, des chocs chauffent le gaz, qui se met à briller. George Herbig et Guillermo Haro ont étudié ces taches vers 1950 sans savoir encore ce qui les produisait ; on en connaît aujourd'hui des centaines. L'image infrarouge de HH 211 prise par Webb en 2023 montre des molécules d'hydrogène qui brillent le long du jet, là où il subit des chocs.

Ce qui est mesuré et ce qui est dessiné : les vitesses viennent des décalages Doppler et de nœuds qui se déplacent entre des images prises à des années d'intervalle. Les jets sont dessinés ici plus courts que les vrais, qui peuvent s'étendre sur des années-lumière, et leurs nœuds s'éloignent bien plus vite qu'en réalité.

Briller sans fusion

Les étoiles T Tauri tirent leur nom de la première découverte, une étoile du Taureau dont l'éclat varie. Elles varient irrégulièrement quand des paquets de gaz du disque tombent sur elles, et sont souvent plus brillantes que le Soleil bien que plus froides, car elles sont plusieurs fois plus grandes. Leurs vents et leur lumière dissipent lentement le gaz qui les entoure.

La fusion s'allume

Une étoile reste sur la séquence principale, à fusionner régulièrement de l'hydrogène, pendant la plus grande partie de sa vie : environ dix milliards d'années pour le Soleil. Ce qui est dessiné : l'étoile est montrée bien plus grande qu'elle ne le serait à cette échelle, et son éclaircissement, qui prend des millions d'années, est accéléré en secondes et ne change qu'en douceur.

Des pouponnières visibles

La nébuleuse d'Orion est la grande pouponnière la plus proche de nous : un nuage lumineux éclairé et ouvert par les jeunes étoiles chaudes du Trapèze, en son cœur. Sous la ceinture d'Orion, elle apparaît à l'œil nu comme une étoile floue dans l'épée du chasseur. Hubble a trouvé beaucoup de ses jeunes étoiles enveloppées dans leurs propres disques, la matière première des planètes.

Ce qui est mesuré et ce qui est dessiné : la lueur rose de ces nébuleuses est de l'hydrogène éclairé par la lumière ultraviolette et le bleu-vert vient de l'oxygène, tous deux mesurés dans leurs spectres. La pouponnière ici est dessinée, pas la carte d'une vraie : des colonnes denses et sombres pointées vers les étoiles chaudes qui les éclairent, comme le font les Piliers.