Vie des poussières

La Vie des Poussières dans des Galaxies de Faible Teneur en Métaux: une Etude avec MIRI de la production de Poussières dans l’Univers Primordial.

Un petit nuage de gaz et de poussières appelé Barnard 68. Les observations ont montré que le nuage risque de s’effondrer à tout moment sur lui-même pour donner naissance à une étoile et peut-être à des planètes. Les étoiles derrière le nuage ne se voient pas dans le visible (gauche) mais uniquement que dans l’infragoue (droite). (Crédit : ESO/VLT)

Il est bien connu que les poussières sont des composantes importantes du milieu interstellaire. Mais nombre de questions restent encore à être élucidées. En particulier, d’où viennent ces poussières que l’on observe dans l’Univers primordial ? Et dans des galaxies si différentes entre-elles ?

Certaines des molécules organiques découvertes dans les nuages moléculaires. On détecte leurs traces dans le rayonnement radio du milieu interstellaire avec des radiotélescopes comme celui de Green Bank, que l’on voit en arrière-plan (© Bill Saxton, NRAO, AUI, NSF )

Une image de Barnard 59, un élément de la nébuleuse de la Pipe, prise par le télescope de 2,2 mètres de l’ESO/Société Max Planck à La Silla au Chili. Il s’agit d’une nébuleuse sombre, c’est-à-dire d’un nuage de poussière qui bloque la lumière des étoiles plus lointaines et apparait donc comme une empreinte noire sur un fond étoilé. Elle se trouve à environ 600 années-lumière de nous dans la partie de la constellation Ophiuchus qui enjambe la Voie Lactée. (Crédit : ESO)

Les mécanismes physico-chimiques qui conduisent à la formation des poussières restent encore énigmatiques. La proportion entre les étoiles riches en oxygène et celles dites carbonées est très mal connue. Grâce aux récents observatoires spatiaux (Spitzer en particulier) de plus en plus de ces dernières sont détectées, surtout dans le Groupe Local. Des silicates cristallins ont été identifiés dans des galaxies à forte formation d’étoiles, et dans des galaxies dont le rayonnement infrarouge est extrêmement important. Cette émission provient de la présence de grains de poussières. Il est intriguant de constater que de gigantesques quantités de poussières sont observées dans des galaxies très lointaines, et donc très jeunes. Celles-ci ayant une très grande influence sur l’évolution chimique et dynamique de leur galaxie, il est fondamental de connaître leurs origines et leurs compositions. Les galaxies à faible teneur en métaux, donc intrinsèquement très jeunes, sont des laboratoires idéaux pour étudier la formation de poussières dans l’Univers jeune.

Cette nébuleuse par réflexion s’appelle NGC 1999. Elle n’émet pas de lumière elle-même, mais reflète la lumière de l’étoile brillante en son sein. La tache noire devant NGC 1999 est un nuage froid de gaz et de poussière qui bloque la lumière de la nébuleuse et apparaît donc sombre. (Crédit : NASA/STScI)


 
 
 
 
Il est connu que les étoiles en fin de vie, de masse moyenne, produisent beaucoup de ces poussières avant d’atteindre le stade de nébuleuses planétaires. Mais cela prend du temps ! Compte tenu de l’échelle de temps, la présence de poussières dans les galaxies lointaines ne peut être expliquée que par des mécanismes qui accompagneraient la fin de vie d’étoiles massives, qui explosent en supernovae.

Un programme est proposé pour sélectionner avec le JWST un échantillon de galaxies proches qui auraient les caractéristiques de l’Univers primordial (pauvres en métaux), pour étudier par spectroscopie et imagerie leurs étoiles vieilles, de manière à déterminer leur rôle dans l’excès d’émission infrarouge dû aux poussières observé dans ces galaxies, et leur composition chimique.

 
 
 
 
 
 

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