Une étude de trois ans sur les jeunes étoiles avec Hubble de la NASA entre dans un nouveau chapitre

Dans le cadre du programme le plus vaste et l’un des plus ambitieux jamais exécutés par le télescope spatial Hubble, une équipe de scientifiques et d’ingénieurs a collecté des informations sur près de 500 étoiles sur une période de trois ans. Cet effort offre de nouvelles perspectives sur la formation, l’évolution et l’impact des étoiles sur leur environnement.

Cette étude complète, appelée ULLYSES (Ultraviolet Legacy Library of Young Stars as Essential Standards), a été achevée en décembre 2023 et fournit un riche ensemble de données spectroscopiques obtenues en lumière ultraviolette que les astronomes exploiteront pendant des décennies à venir. La lumière ultraviolette ne pouvant être observée que depuis l’espace, Hubble est le seul télescope actif capable d’accomplir cette recherche.

“Je pense que le projet ULLYSES sera transformateur et aura un impact sur l’astrophysique globale, des exoplanètes aux effets des étoiles massives sur l’évolution des galaxies, en passant par la compréhension des premiers stades de l’évolution de l’univers”, a déclaré Julia Roman-Duval, responsable de l’équipe de mise en œuvre pour ULLYSES au Institut scientifique du télescope spatial (STScI) à Baltimore, Maryland. “Outre les objectifs spécifiques du programme, les données stellaires peuvent également être utilisées dans des domaines de l’astrophysique d’une manière que nous ne pouvons pas encore imaginer.”

L’équipe ULLYSES a étudié 220 étoiles puis a combiné ces observations avec les informations des archives Hubble sur 275 étoiles supplémentaires. Le programme comprenait également des données provenant de certains des télescopes au sol et des télescopes spatiaux à rayons X les plus grands et les plus puissants au monde. L’ensemble de données ULLYSES est composé de spectres stellaires, qui contiennent des informations sur la température, la composition chimique et la rotation de chaque étoile.

Un type d’étoile étudié par ULLYSES est une étoile bleue très chaude et massive. Ils sont un million de fois plus brillants que le soleil et brillent violemment sous la lumière ultraviolette qui peut facilement être détectée par Hubble. Leurs spectres incluent des diagnostics clés de la vitesse de leurs vents puissants. Les vents conduisent l’évolution des galaxies et ensemencent les galaxies avec les éléments nécessaires à la vie. Ces éléments sont cuits dans les fours à fusion nucléaire des étoiles, puis injectés dans l’espace au moment de la mort de l’étoile.

ULLYSES a ciblé les étoiles bleues des galaxies proches qui sont déficientes en éléments plus lourds que l’hélium et l’hydrogène. Ce type de galaxie était courant au tout début de l’univers. “Les observations d’ULLYSES constituent un tremplin pour comprendre ces premières étoiles et leurs vents dans l’univers et leur impact sur l’évolution de leur jeune galaxie hôte”, a déclaré Roman-Duval.

L’autre catégorie d’étoiles du programme ULLYSES est celle des jeunes étoiles moins massives que notre soleil. Bien que plus froids et plus rouges que notre soleil, au cours de leurs années de formation, ils libèrent un torrent de rayonnements de haute énergie, notamment des explosions de lumière ultraviolette et de rayons X. Parce qu’ils continuent de croître, ils rassemblent des matériaux de leur environnement, formant des disques de poussière et de gaz.

Les spectres de Hubble comprennent des diagnostics clés du processus par lequel ils acquièrent leur masse, notamment la quantité d’énergie que ce processus libère dans le disque de formation de planètes environnant et dans l’environnement proche. La lumière ultraviolette brûlante des jeunes étoiles affecte l’évolution de ces disques à mesure qu’ils forment des planètes, ainsi que les chances d’habitabilité des planètes nouveau-nées. Les étoiles cibles sont situées dans les régions de formation d’étoiles proches de notre galaxie, la Voie lactée.

Le concept ULLYSES a été conçu par un comité d’experts dans le but d’utiliser Hubble pour fournir un ensemble d’observations stellaires. “ULLYSES a été conçu à l’origine comme un programme d’observation utilisant les spectrographes sensibles de Hubble. Cependant, le programme a été considérablement amélioré par des observations coordonnées et auxiliaires menées par la communauté avec d’autres observatoires au sol et dans l’espace”, a déclaré Roman-Duval.

“Une couverture aussi large permet aux astronomes d’étudier la vie des étoiles avec des détails sans précédent et de dresser un tableau plus complet des propriétés de ces étoiles et de leur impact sur leur environnement.”

À cette fin, le STScI a organisé un atelier ULLYSES du 11 au 14 mars pour célébrer le début d’une nouvelle ère de recherche sur les jeunes étoiles. L’objectif était de permettre aux membres de la communauté astronomique de collaborer sur les données afin qu’ils puissent prendre de l’ampleur dans les analyses en cours ou lancer de nouvelles idées d’analyse. L’atelier a constitué une étape importante dans l’exploitation de cette bibliothèque spectrale héritée à son plein potentiel, répondant ainsi à la promesse d’ULLYSES.