Une image spectaculaire de la galaxie du Fantôme démontre la puissance de James Webb (une fois encore)

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La galaxie M74. Image combinée optique/infrarouge moyen, présentant des données des télescopes spatiaux Hubble et James Webb. | ESA/Webb, NASA & CSA, J. Lee and the PHANGS-JWST Team
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Le monde n’a pas fini d’être ébloui par les remarquables capacités du télescope spatial James Webb. Récemment, de nouvelles images de la galaxie du Fantôme (M74), dépourvues de l’interférence du gaz et des poussières, montrent les possibilités incroyables des observatoires spatiaux, travaillant ensemble dans plusieurs longueurs d’onde. Dans ce cas, les données du télescope spatial James Webb et du télescope spatial Hubble se complètent pour fournir un panorama complet de la galaxie, avec une vision étonnamment dégagée de l’amas d’étoiles au centre.

La galaxie du Fantôme se trouve à environ 32 millions d’années-lumière de la Terre dans la constellation des Poissons et se trouve presque face à la Terre. Ceci, associé à ses bras spiraux bien définis, en fait une cible de prédilection pour les astronomes qui étudient l’origine et la structure des spirales galactiques. Elle fut découverte par Pierre Méchain en 1780 puis observée par Charles Messier, qui l’intégra dans son catalogue quelques semaines plus tard.

M74 (ou Messier 74) fait partie d’une classe particulière de galaxie spirale connue sous le nom de « spirale de grande conception », ce qui signifie que ses bras spiraux sont proéminents et bien définis, contrairement à la structure inégale et irrégulière observée dans certaines galaxies spirales. On estime que cette structure symétrique de l’ensemble de la galaxie a sans doute été induite par le passage d’une onde de densité à l’origine de la formation d’étoiles dans les bras spiraux.

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Il faut savoir que la galaxie a une faible luminosité de surface, ce qui la rend difficile à voir. Elle avait déjà été imagée par Hubble, mais obscurcie par le gaz et la poussière environnants. En effet, Hubble voit la lumière visible, le rayonnement ultraviolet et le rayonnement proche infrarouge, ce qui rend opaque gaz et poussières, comme pour l’œil humain.

Récemment, dans le cadre du programme Phangs Survey, le télescope spatial James Webb en a pris une photographie extrêmement claire et détaillée, car pouvant traverser ces interférences. L’étude PHANGS (Physics at High Angular resolution in Near Near GalaxieS) effectue des observations à haute résolution de 19 galaxies proches avec plusieurs télescopes, dont ALMA, Hubble, JWST et le VLT (Very Large Telescope). L’objectif est de comprendre le lien unissant la formation des gaz et des étoiles avec la structure et l’évolution de ces galaxies.

La vision infrarouge de Webb révèle le cœur de la galaxie

James Webb peut observer des corps célestes, tels que des étoiles, des nébuleuses et des planètes, qui sont trop froids ou trop faibles pour être observés en lumière visible, grâce à son instrument à infrarouge moyen (MIRI). C’est pourquoi il a été pointé vers M74 par les astronomes, afin d’en savoir plus sur les premières phases de la formation d’étoiles dans l’univers local.

Cette vision cristalline à des longueurs d’onde plus longues permettra aux astronomes de localiser les régions de formation d’étoiles dans les galaxies, de mesurer avec précision les masses et les âges des amas d’étoiles pour dater les différentes parties des galaxies spirales. Ceci leur permettra de mieux comprendre la nature des petits grains de poussière dérivant dans l’espace interstellaire et comment les galaxies se sont assemblées au fil du temps.

C’est ainsi que la vision nette de Webb a révélé de délicats filaments de gaz et de poussière dans les bras en spirale de M74, qui s’enroulent vers l’extérieur depuis le centre de la galaxie. Un manque de gaz dans la région centrale fournit également une vue dégagée de l’amas d’étoiles nucléaires qui y réside.

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La galaxie M74 photographiée par le télescope James Webb. © ESA/Webb, NASA & CSA, J. Lee and the PHANGS-JWST Team

Une image combinée spectaculaire

Comme mentionné précédemment, Hubble a déjà photographié cette galaxie grâce à l’Advanced Camera for Surveys (ACS), qui fête d’ailleurs ses 20 ans de service cette année, avec plus de 125 000 clichées en deux décennies. Ses observations ont révélé des zones particulièrement brillantes de formation d’étoiles connues sous le nom de régions HII. Ces zones, répandues dans M74, sont d’énormes nuages ​​​​d’hydrogène gazeux qui sont rendus brillants par le rayonnement ultraviolet des jeunes étoiles chaudes incrustées en leur sein, et constituent une cible importante pour les télescopes spatiaux et terrestres.

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La vision nette de Hubble aux longueurs d’onde ultraviolettes et visibles complète la sensibilité inégalée de Webb avec MIRI, tout comme les observations des radiotélescopes au sol tels que l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, ALMA. Le résultat est une image d’une profondeur inégalée et complète de la galaxie M74.

Les couleurs rouges marquent la poussière enfilée dans les bras de la galaxie, les oranges plus clairs étant des zones de poussière plus chaude. Les jeunes étoiles à travers les bras et le noyau nucléaire sont sélectionnées en bleu. Les étoiles plus lourdes et plus anciennes vers le centre de la galaxie sont représentées en cyan et vert, « projetant une lueur effrayante du cœur de la galaxie du Fantôme », comme le précise le communiqué de l’ESA. Des bulles de formation d’étoiles sont également visibles en rose sur les bras. Une telle variété de caractéristiques galactiques est rare à voir sur une seule image.

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Sur la gauche, la vue du télescope spatial Hubble de la NASA/ESA s’étend des étoiles plus anciennes et plus rouges vers le centre, aux étoiles plus jeunes et plus bleues dans ses bras spiraux – à la formation stellaire la plus active dans les bulles rouges des régions HII. Sur la droite, l’image du télescope spatial James Webb met en évidence les masses de gaz et de poussière dans les bras de la galaxie, et l’amas dense d’étoiles en son cœur. L’image combinée au centre combine ces deux vues. © ESA/Hubble & NASA, R. Chandar. Acknowledgement : J. Schmidt

En combinant les données des télescopes opérant sur tout le spectre électromagnétique, les scientifiques espèrent mieux comprendre ces objets astronomiques, que par l’utilisation d’un seul observatoire — même aussi puissant que Webb !

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