jeune étoile

Dans le nuage dense de gaz et de poussière où naissent les étoiles massives, deux jeunes étoiles se sont récemment frôlées de très près. Leur danse ne dure qu'une soixantaine d'années, et pour la première fois, les astronomes en ont observé les détails.

Dans un système binaire serré, une étoile peut pendant des années transférer sa matière à sa voisine, comme une personne qui donne progressivement tout ce qu'elle possède. Lorsque la source s'épuise, il reste un noyau dense, enveloppé dans un nuage de ses propres résidus.

À la surface de la Lune et des astéroïdes, on rencontre des creux plus petits qu'une tête d'épingle, mais avec des bords brillants et fondus. Ces traces sont laissées par de minuscules météorites, mais la vitesse exacte d'impact nécessaire pour produire la fusion restait incertaine.

Au cours des premiers demi-milliards d'années après le Big Bang, les galaxies poussaient comme du chiendent. Le gaz s'y engouffrait à toute vitesse et s'effondrait en étoiles sans rencontrer de résistance. Cette période est appelée « formation d'étoiles sans entrave ».

Dans la cuisine sombre du nuage moléculaire du Taureau, à 450 années-lumière de nous, des dizaines de systèmes planétaires sont en préparation.

Les étoiles ressemblent à des toupies : elles naissent rapides et ralentissent avec le temps. Ce processus est comme un sablier : plus une étoile tourne lentement, plus elle est vieille. Les astronomes utilisent cette régularité pour déterminer l'âge des étoiles, mais pour cela, ils ont besoin de groupes de référence d'étoiles dont l'âge est connu.

Autour des jeunes étoiles tourbillonnent de plats nuages de gaz et de poussière — les futures systèmes planétaires. À l'intérieur de certains d'entre eux, un vide béant : la poussière et le gaz ont été balayés, comme si quelqu'un avait éclairci le milieu d'un disque vinyle.

Une galaxie ressemble à une ville : au centre, des lumières vives et une densité de bâtiments élevée, tandis qu'en périphérie, les lumières se raréfient et laissent place au vide. Mais si l'on observe la rotation du gaz dans le disque galactique, on constate que sa vitesse ne chute presque pas en périphérie.

La galaxie NGC 5584 est une immense cité stellaire, où certains quartiers sont en construction tandis que d'autres sont déjà marqués par de vieux géants. Pour voir les uns et les autres, les astronomes ont utilisé deux « lampes de poche » très différentes.

Une étoile n'est pas qu'un soleil lointain. C'est un berceau pour les planètes, qui conserve dans sa lumière l'histoire de la naissance de tout le système. La composition chimique d'une étoile, c'est son ADN.

La naissance d'une lune est un accident cosmique. Deux jeunes planètes entrent en collision, et un nuage de débris incandescents se met à tourbillonner autour du monde survivant. De ce disque, comme de l'argile sur un tour de potier, un satellite se façonne avec le temps. C'est probablement ainsi qu'est née notre Lune.

Autour d'une étoile qui vient de s'allumer, un tourbillon de poussière et de gaz tournoie. Ce tourbillon — le disque protoplanétaire — grandit en absorbant la matière du nuage environnant.

Le bord du projecteur. Dès qu'on masque l'éclat aveuglant de l'étoile centrale, un théâtre d'ombres apparaît. Le coronographe de James Webb, tel un rideau épais, a occulté l'étoile TW Hydrae – et sur une scène de 120 unités astronomiques (quatre fois la distance jusqu'à Neptune), son disque d'accrétion entre en jeu.

Soixante-douze disques d'accrétion — des cocons tourbillonnants de gaz et de poussière cosmique — ont été scrutés par l'instrument MIRI à bord du James Webb. La plupart d'entre eux libèrent des flux dans l'espace : des structures coniques denses et de fines gerbes à grande vitesse.

Le disque galactique ressemble à une ondulation figée à la surface de l'eau : chaque perturbation laisse une trace que l'on peut lire des milliards d'années plus tard.

15 175 107 étoiles. Chacune a reçu son âge. Mais aucun chiffre n'est exempt d'une touche d'incertitude : l'âge d'une étoile n'est pas un clou enfoncé sur l'axe du temps, mais un nuage de probabilité, un brouillard cachant la valeur réelle.

L'âge d'une étoile est la clé de l'histoire de la Galaxie. Mais arracher cette clé à la nature n'est pas chose aisée : contrairement à un arbre, une étoile ne produit pas de cernes annuels. Pourtant, son atmosphère renferme un code chimique : le rapport des éléments, qui a lentement changé au fil des générations d'étoiles qui mouraient et naissaient.

Autour de certaines jeunes étoiles, où la formation stellaire vient tout juste de s'achever, ne tournent pas de simples anneaux de poussière, mais de véritables champs de bataille planétaires : les disques de débris extrêmes.

Tel un mécanisme d'horlogerie des plus délicats, un système multi-planètes réagit avec sensibilité à la moindre secousse.

Dans les profondeurs de l'espace, à 95 parsecs de la Terre, la nature assemble une horloge planétaire. Le modèle HD 114082 est un prototype âgé de seulement 15 millions d'années.

Le modèle cosmologique standard ΛCDM, où la matière noire et l'énergie noire jouent les architectes en chef de l'Univers, prédit depuis des décennies les données astronomiques avec la précision d'un chronomètre suisse. Trois génies en ont posé les fondations.

Quand nous plongeons notre regard dans le cosmos, nous voyons le passé. La loi d'Edwin Hubble transforme le décalage vers le rouge en machine à remonter le temps : la lumière de la galaxie UDS 12999 a mis 7,6 milliards d'années pour nous parvenir — plus de la moitié de la vie de l'Univers.

Juste après le Big Bang, l'Univers était un désert chimique — seulement de l'hydrogène et de l'hélium, aucune trace de métaux. Mais quelques instants plus tard (à l'échelle cosmique), la formation des premières étoiles a commencé — la population III.

Les étoiles naissent dans des nuages froids de poussière cosmique et d'hydrogène. À l'intérieur de ces cocons, les protoétoiles – les noyaux des futures étoiles – ont longtemps été considérées comme de simples amas chauds.

Une planète glisse devant le disque de son étoile — et devient un instant une lampe de poche. Elle masque une minuscule portion de la surface, révélant des détails qui, autrement, échappent au regard. C'est ainsi que des astronomes ont plongé au cœur des taches sombres de l'étoile V1298 Tauri, un jeune jumeau de notre Soleil.

À 460 années-lumière de nous, autour de l'étoile HD 135344B, orbite un disque dense de gaz et de poussière. Il ressemble à un disque vinyle géant que quelqu'un aurait fêlé : une cavité béante s'ouvre dans le disque, et à travers elle, tel un pont fragile, s'étire un filament de poussière.

Le télescope James Webb a plongé son regard dans le disque de gaz et de poussière entourant une jeune étoile, là où naissent les planètes, et y a pour la première fois distingué de la glace d'eau lourde.

Une épaisse soupe refroidit lentement dans une casserole. Soudain, le feu en dessous s'embrase, et la soupe se met à bouillonner, se décomposant en une multitude de petits tourbillons.

Une personne sur une vieille photo se tient dans une foule tout en tournant sur elle-même — deviner son âge est presque impossible. C'est à peu près ainsi que les astronomes déterminent l'âge et la masse des étoiles lointaines, et ils se trompent souvent.

Les galaxies elliptiques sont de paisibles métropoles stellaires à la retraite. Selon toutes les lois, leur lumière devrait être calme, rougeâtre, comme un coucher de soleil. Mais les spectres crient le contraire : dans l'ultraviolet lointain, ces vieilles dames flambent comme des guirlandes de Noël.

Les deux premiers milliards d'années après le Big Bang — une époque où l'Univers ressemblait à un chantier bouillonnant. La matière noire agglomérait le gaz en amas, qui s'embrasait en premières étoiles.

Dans le théâtre silencieux du cosmos, la pièce de la vie d'une étoile se joue sur des milliards d'années. Mais parfois, un metteur en scène invisible s'invite sur scène : un trou noir primordial.

Une maternelle où certains enfants pâtissent des sablés dans le sable, tandis que d'autres assemblent déjà des Lego. C'est à peu près l'image du système de l'étoile V1298 Tau : elle n'a que 20 millions d'années — à l'échelle cosmique, elle vient tout juste de sortir du berceau. Autour d'elle gravitent plusieurs planètes, et deux d'entre elles, b et e, se révèlent étonnamment différentes.

Au cœur de la nébuleuse de l'Aigle, à environ 7000 années-lumière de nous, se dressent trois colonnes géantes de gaz et de poussière – les Piliers de la Création. Leur forme est familière à beaucoup grâce aux images du télescope Hubble.

La comptabilité cosmique a déraillé. Le comptable fait le bilan : dans une colonne, toutes les planètes que les astronomes ont recensées dans la Galaxie ; dans l'autre, les réserves de matériaux de construction dans les cocons de poussière des étoiles nouveau-nées. Les chiffres ne collent pas.

Une rue où l'on vient de construire des maisons. Certaines brillent de fenêtres propres, d'autres sont couvertes de poussière de chantier. C'est à peu près à cela que ressemblaient les galaxies lorsque l'Univers n'avait que quelques centaines de millions d'années.

Un lampadaire qui clignote quand quelqu'un passe devant. C'est un peu ce que fait Proxima du Centaure, l'étoile la plus proche de nous : elle s'embrase en réponse au mouvement de ses planètes. Les astronomes ont observé cette étoile avec un instrument très sensible, le spectrographe ESPRESSO. Comme un prisme, il décompose la lumière en couleurs.

Deux étoiles tournent l'une autour de l'autre, comme des danseurs dans une valse lente. Cette danse n'est pas éternelle : les partenaires se rapprochent progressivement jusqu'à ce qu'ils entrent en collision et fusionnent en un seul corps.

Une toupie qui tourne tout en oscillant légèrement : c'est à peu près ainsi que les astronomes imaginent l'étoile à neutrons du système binaire Hercule X-1. Elle effectue une rotation complète sur elle-même en une seconde, mais son axe décrit lentement un cône avec une période de 35 jours.

Les chondres ressemblent à des gouttes de pluie de pierre figées. Elles ont la taille d'un grain de sable, mais elles renferment l'histoire des premiers millions d'années du Système solaire.