Découverte et observation de Cassiopée A : des nouvelles révélations avec James-Webb

Cassiopée A est une puissante source radio astronomique, la deuxième en intensité dans une bande de longueurs d’onde après le Soleil. Découverte en 1947 avec le développement de l’astronomie radio, elle n’a été détectée dans le visible qu’en 1950. Ce reste de supernova forme une bulle de plasma chaud d’environ 30 millions de degrés en expansion dans la Voie lactée à environ 11 000 années-lumière du Système solaire.

Les astronomes, en l’étudiant de plus près, ont découvert que la vitesse d’expansion de la bulle due à l’explosion d’une étoile massive était d’environ 4000 à 6000 km/s. En connaissant sa taille actuelle et en recalculant l’expansion, ils ont conclu que cette explosion a probablement eu lieu vers 1667. Toutefois, il n’existe aucune preuve de sa visibilité en tant qu’étoile nouvelle dans le ciel pour les observateurs terrestres. On suppose que la lumière émise a été largement absorbée par la poussière interstellaire, produisant une faible luminosité qui n’a pas été remarquée malgré sa proximité avec le Soleil.

Cette vidéo présente l’image de la NIRCam (caméra infrarouge proche) de Webb du reste de la supernova Cas A. La haute résolution de la NIRCam détecte de minuscules amas de gaz résultant de l’explosion de l’étoile, ainsi que des échos lumineux dispersés dans le champ de vision. Pour obtenir une traduction en français, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient apparaître. Cliquez ensuite sur l’icône d’engrenage à droite du rectangle, puis sur “Sous-titres” et enfin sur “Traduire automatiquement”. Choisissez “Français”. © Danielle Kirshenblat (STScI), NASA, ESA, CSA, STScI, Danny Milisavljevic (Université Purdue), Ilse De Looze (UGent), Tea Temim (Université de Princeton)

Cassiopée A, une fenêtre sur l’explosion des étoiles

La supernova à l’origine de Cassiopée A est parfois appelée SN 1667, suivi par un point d’interrogation (SN 1667?), car la date n’est pas certaine. L’étude de ce reste peut fournir des informations sur les étoiles massives responsables de la nucléosynthèse de nombreux éléments constituant notre galaxie, comme le disait Hubert Reeves.

Depuis longtemps, les astronomes ont étudié attentivement cet objet avec des télescopes spatiaux à différentes longueurs d’onde, tels que Chandra et IXPE pour les rayons X, Spitzer pour l’infrarouge, ou Hubble pour le visible. Ainsi, c’est la deuxième fois que le télescope spatial James-Webb (JWST) de la NASA et de l’ESA capture de nouvelles images du reste de Cas A.

« Grâce à la résolution de la NIRCam, nous pouvons désormais voir comment l’étoile mourante s’est complètement brisée lorsqu’elle a explosé, laissant derrière elle des filaments ressemblant à de minuscules éclats de verre. C’est vraiment incroyable, après toutes ces années à étudier Cas A, de pouvoir maintenant résoudre ces détails, qui nous fournissent un aperçu révolutionnaire de la façon dont cette étoile a explosé », explique Danny Milisavljevic de l’Université Purdue, qui dirige l’équipe de recherche derrière ces nouvelles images en fausses couleurs, indiquant les longueurs d’onde permettant aux instruments du JWST de faire des observations invisibles à l’œil.

Cassiopée A sous le regard perçant du JWST

Sur l’image ci-dessus, déclinée en quatre gros plans, on peut observer plusieurs caractéristiques du reste de la supernova Cas A, vues avec la NIRCam de Webb. Selon la NASA :

1. Dans cet encadré, la haute résolution de la NIRCam permet de détecter de minuscules concentrations de gaz contenant des atomes ionisés de soufre, d’oxygène, d’argon et de néon, provenant directement de l’étoile lors de la nucléosynthèse d’éléments. Les débris de filaments sont si petits qu’ils ont un diamètre inférieur à 10 milliards de kilomètres, représentant la façon dont l’étoile s’est brisée comme du verre lors de l’explosion.
2. Les trous circulaires visibles dans l’encadré, proviennent cette fois-ci de Miri (instrument infrarouge moyen) à l’intérieur de ce que les astronomes ont appelé le “monstre vert”. La boucle de lumière verte à l’intérieur du Cas A est légèrement délimitée par une émission blanche et violette sur l’image NIRCam, représentant un gaz ionisé. Les chercheurs pensent qu’elle est due aux débris de supernova traversant et sculptant le gaz expulsé par des éruptions de l’étoile avant son explosion.
3. Il s’agit de l’un des rares échos lumineux visibles sur l’image de Cas A prise par la NIRCam. Un écho lumineux se produit lorsque la lumière de l’explosion de l’étoile atteint et réchauffe la poussière lointaine qui brille en refroidissant.
4. La NIRCam a capturé un écho lumineux particulièrement complexe et important, surnommé Baby Cas A par les chercheurs. Les mesures indiquent qu’il est situé à environ 170 années-lumière derrière le reste de la supernova.

Les régions de couleur blanche trahissent la lumière du rayonnement synchrotron visible dans les coquilles en forme de bulle situées dans la moitié inférieure de la cavité interne. Ce rayonnement est généré par des particules chargées se déplaçant à des vitesses extrêmement élevées en spirale autour des lignes de champ magnétique. Le rayonnement synchrotron est également visible dans toutes les parties du spectre électromagnétique, y compris dans le proche infrarouge accessible au JWST, comme l’expliquait le prix Nobel de physique Richard Feynman dans son célèbre cours de physique.

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