Galaxies en interaction dans le Quintette de Stephan – Image du NIRCam et du MIRI

2022-07-12 - Cette énorme mosaïque du Quintette de Stephan est la plus grande image à ce jour du télescope spatial James Webb: elle couvre environ un cinquième du diamètre de la Lune. Cette image de plus de 150 millions de pixels a été composée à partir de près de 1000 images distinctes. Le groupement visuel des cinq galaxies a été capté avec l'imageur dans le proche infrarouge NIRCam et l'instrument dans l'infrarouge moyen MIRI de Webb.

Grâce à sa puissance d'observation dans l'infrarouge et à sa résolution spatiale extrêmement élevée, Webb montre des détails jamais vus auparavant dans ce groupe de galaxies. Des amas étincelants de millions de jeunes étoiles et des pouponnières d'étoiles embellissent l'image. De vastes queues de gaz, de poussière et d'étoiles s'étirent loin de plusieurs galaxies en raison des interactions gravitationnelles. Plus spectaculaire encore, l'instrument MIRI capte les énormes ondes de choc causées par une des galaxies, NGC 7318B, qui percute l'amas. Ces régions autour de la paire centrale de galaxies sont représentées par les couleurs rouge et or.

Cette image composite du NIRCam et du MIRI fait appel à deux des trois filtres du MIRI pour mieux montrer et distinguer la poussière chaude et la structure au sein des galaxies. Le MIRI permet de voir une différence de couleur distincte entre la poussière dans les galaxies et les ondes de choc entre les galaxies en interaction. Les spécialistes du traitement d'images du Space Telescope Science Institute de Baltimore ont choisi de souligner cette différence en distinguant les données du MIRI avec du jaune et de l'orange, par opposition au bleu et au blanc attribués aux étoiles aux longueurs d'onde du NIRCam. 

Les cinq galaxies du Quintette de Stephan portent aussi le nom de « groupe compact de Hickson 92 » (HGC 92). Bien que l'on parle de « quintette », seules quatre de ces galaxies sont réellement proches l'une de l'autre et prises dans un ballet cosmique. La cinquième galaxie (NGC 7320), la plus à gauche, est bien à l'avant-plan par rapport aux autres. Elle se trouve à 40 millions d'années-lumière, tandis que les quatre autres galaxies (NGC 7317, NGC 7318A, NGC 7318B et NGC 7319) se trouvent à environ 290 millions d'années-lumière. C'est encore assez près de nous à l'échelle du cosmos, en comparaison de galaxies très éloignées situées à des milliards d'années-lumière. L'étude de ces galaxies relativement proches aide les scientifiques à mieux comprendre les structures de celles observées dans les profondeurs de l'Univers.

Grâce à cette proximité, les astronomes sont aux premières loges pour assister à la fusion de galaxies et à leurs interactions, si cruciales dans l'évolution de toutes les galaxies. Il est rare que les scientifiques puissent voir dans de si menus détails comment des galaxies en interaction déclenchent la formation d'étoiles les unes dans les autres et comment le gaz de ces galaxies est perturbé. Le Quintette de Stephan est un « laboratoire » extraordinaire pour étudier ces processus fondamentaux de toutes les galaxies.

De tels groupes serrés étaient peut-être plus courants dans l'Univers primordial, alors que leur matière surchauffée en accrétion alimentait possiblement des quasars, des trous noirs très énergétiques. Aujourd'hui encore, la galaxie qui chapeaute le groupe (NGC 7319) possède un noyau galactique actif, un trou noir supermassif qui accrète activement de la matière.

Dans le cas de NGC 7320, la galaxie la plus proche (à gauche), le NIRCam a pu révéler à une résolution remarquable des étoiles individuelles et même son noyau brillant. Le NIRCam montre clairement par des points rouges les vieilles étoiles mourantes qui produisent de la poussière.

Les nouvelles informations fournies par Webb donnent un aperçu inestimable de l'effet des interactions galactiques sur l'évolution des galaxies à l'aube de l'Univers.
En prime, le NIRCam et le MIRI ont révélé un vaste océan de plusieurs milliers de galaxies lointaines en arrière-plan, qui font penser aux champs profonds de Hubble.

L'imageur NIRCam a été construit par une équipe de l'Université de l'Arizona et de l'Advanced Technology Center de la société Lockheed Martin.

L'instrument MIRI est une contribution de l'ESA et de la NASA, et a été conçu et construit par un consortium d'établissements européens financés par l'État (MIRI European Consortium) en partenariat avec le Jet Propulsion Laboratory et l'Université de l'Arizona. (Source : NASA/ESA/ASC/STScI.)