La nébuleuse Omega (Messier 17), également connue sous le nom de nébuleuse du cygne en raison de son apparence distincte, est l'une des nébuleuses les plus connues de notre galaxie. Située à environ 5500 années-lumière de la Terre dans la constellation du Sagittaire, cette nébuleuse est également l'une des régions de formation d'étoiles les plus brillantes et les plus massives de la Voie lactée. Malheureusement, les nébuleuses sont très difficiles à étudier en raison de la façon dont leurs nuages de poussière et de gaz obscurcissent leurs intérieurs.
Pour cette raison, les astronomes sont obligés d'examiner les nébuleuses dans la longueur d'onde non visible pour avoir une meilleure idée de leur composition. À l'aide de l'Observatoire stratosphérique pour l'astronomie infrarouge (SOFIA), une équipe de scientifiques de la NASA a récemment observé la nébuleuse du cygne dans la longueur d'onde infrarouge. Ce qu'ils ont trouvé a révélé beaucoup de choses sur l'évolution de cette nébuleuse et de la pépinière stellaire au fil du temps.
Pour être clair, étudier les nébuleuses formant des étoiles comme M17 n'est pas une tâche simple. Pour commencer, il est largement composé d'hydrogène gazeux chaud qui est illuminé par les étoiles les plus chaudes logées à l'intérieur. Cependant, ses étoiles les plus brillantes peuvent être difficiles à voir directement car elles sont logées dans des cocons de gaz dense et de poussière. Sa région centrale est également très lumineuse, au point que les images capturées dans les longueurs d'onde de la lumière visible deviennent sursaturées.
En tant que telle, cette nébuleuse et les plus jeunes étoiles qui vivent au plus profond d'elle doivent être observées dans la longueur d'onde infrarouge. Pour ce faire, l'équipe de recherche s'est appuyée sur la caméra infrarouge à faible objet pour le télescope SOFIA (FORCAST), qui fait partie du télescope commun NASA / DLR SOFIA. Ce télescope est logé à bord d'un Boeing 747SP modifié qui le vole régulièrement à une altitude de 11600 à 13700 m (38 000 à 45 000 ft) pour faire des observations.
Cette altitude place SOFIA dans la stratosphère terrestre, où elle est sujette à 99% d'interférences atmosphériques de moins que les télescopes au sol. Comme Wanggi Lim, un scientifique de l’Universities Space Research Association (USRA) du SOFIA Science Center au Ames Research Center de la NASA, a expliqué:
«La nébuleuse actuelle détient les secrets qui révèlent son passé; nous devons juste pouvoir les découvrir. SOFIA nous permet de faire cela, afin que nous puissions comprendre pourquoi la nébuleuse ressemble à ce qu'elle est aujourd'hui. »
Grâce à l'instrument FORCAST de SOFIA, l'équipe a pu percer le voile de la nébuleuse du cygne pour révéler neuf protostars inconnus auparavant - des zones où le nuage de la nébuleuse s'effondre pour créer de nouvelles étoiles. De plus, l'équipe a calculé l'âge des différentes régions de la nébuleuse et a déterminé qu'elles ne se formaient pas toutes en même temps, mais à travers plusieurs générations de formation d'étoiles.
La région centrale, puisqu'elle est la plus ancienne et la plus évoluée, se serait formée en premier, suivie par la zone nord et les régions sud, respectivement. Ils ont également noté que si la zone nord est plus ancienne que la région sud, le rayonnement et les vents stellaires des générations précédentes d'étoiles ont perturbé le matériau là-bas, l'empêchant ainsi de s'effondrer pour former la prochaine génération d'étoiles.
Ces observations constituent une percée pour les astronomes, qui tentent d'en savoir plus sur les étoiles à l'intérieur de la nébuleuse du cygne depuis des décennies. Comme Jim De Buizer, un scientifique principal également au SOFIA Science Center, l'a expliqué:
«C'est la vue la plus détaillée de la nébuleuse que nous ayons jamais eue à ces longueurs d'onde. C’est la première fois que nous pouvons voir certaines de ses étoiles les plus jeunes et massives, et commencer à vraiment comprendre comment elle est devenue la nébuleuse emblématique que nous voyons aujourd’hui. »
Essentiellement, les étoiles massives (comme celles trouvées dans la nébuleuse du cygne) libèrent tellement d'énergie qu'elles peuvent affecter l'évolution de galaxies entières. Cependant, seulement 1% de toutes les étoiles sont aussi énormes, ce qui signifie que les astronomes ont très peu d'occasions de les étudier. Et bien que des sondages infrarouges aient été effectués sur cette nébuleuse avant d'utiliser des télescopes spatiaux, aucun d'eux n'a révélé le même niveau de détail que SOFIA.
L'image composite ci-dessus montre ce que SOFIA a capturé, ainsi que les données du télescope spatial Herschel et Spitzer qui montrent le gaz rouge sur ses bords (rouge) et le champ stellaire blanc, respectivement. Celles-ci comprenaient des régions de gaz (montrées en bleu ci-dessus) qui sont chauffées par des étoiles massives situées près du centre et des nuages de poussière (montrés en vert) qui sont réchauffés par des étoiles massives existantes et des étoiles nouveau-nés à proximité.
Les observations sont également importantes, car Spitzer, Premier télescope infrarouge de la NASA depuis plus de 16 ans, devrait prendre sa retraite le 30 janvier 2020. En attendant, SOFIA continuera d'explorer l'Univers dans les longueurs d'onde infrarouges moyen et lointain, qui ne sont pas accessibles aux autres télescopes . Dans les années à venir, il sera rejoint par le Télescope spatial James Webb (JWST) et le Télescope infrarouge à champ large (WFIRST).
En apprenant davantage sur la composition et l'évolution des nébuleuses, les astronomes espèrent mieux comprendre la formation des étoiles et des planètes, l'évolution chimique des galaxies et le rôle des champs magnétiques dans l'évolution cosmique.
