Lorsqu’un nuage de gaz et de poussière se fragmente en une multitudes de petits grumeaux, qui se contractent ensuite sous l’effet de leur gravité, quelle est la taille et la masse minimales des astres qui se forment ? Des objets plus petits que des étoiles peuvent-ils naître ainsi, par exemple des planètes géantes gazeuses ? Ou bien des naines brunes, ces objets de quelques dizaines de masses de Jupiter qui sont cependant trop légers pour brûler leur hydrogène et briller ? Et est-ce que cette masse minimale dépend de l’environnement du nuage, de sa composition ?

C’est en ayant toutes ces questions en tête que l’astrophysicien américain Peter Zeidler et ses collègues, le 25 avril 2023, ont tourné le télescope spatial James Webb vers l’amas NGC 602. Sensible au rayonnement infrarouge et doté d’un miroir de 6 m de diamètre, le JWST était particulièrement indiqué pour mener l’enquête. D’une part parce que les planètes gazeuses et les naines brunes brillent à ces longueurs d’onde quand elles sont encore jeunes et (relativement) chaudes. D’autre part, parce qu’identifier des astres individuellement dans un amas demande une acuité que seul un grand miroir permet !

Situé à 200 000 années-lumière dans le Petit Nuage de Magellan, petite galaxie satellite de la nôtre, NGC 602 était aussi une cible parfaite. Vieux de seulement 2 à 3 millions d’années (il est encore entouré du gaz qui l’a fait naître), l’amas est constitué d’astres très jeunes. Donc, potentiellement de planètes et de naines brunes encore brillantes en infrarouge. Ces astres dénués de source d’énergie interne ne font en effet que se refroidir au cours de leur vie.

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NGC 602 est par ailleurs très comparable à la plus célèbre pouponnière stellaire de notre galaxie, la nébuleuse d’Orion, tout en ayant une composition chimique légèrement différente. Il permet donc d’étudier l’effet de l’environnement sur la formation des objets substellaires.

Des naines brunes nées comme des étoiles

Cible soigneusement choisie, télescope approprié : rien d’étonnant à ce que l’équipe de Zeidler vienne d’annoncer la découverte de 64 naines brunes dans NGC 602 ! Avec des masses de 50 à 84 masses joviennes, elles sont les premières du genre observées hors de la Voie lactée. Leur répartition dans l’amas, semblable à celle des jeunes étoiles, plaide pour un mode de formation similaire. Comme dans notre galaxie, les naines brunes du Petit Nuage de Magellan naissent par effondrement d’un nuage de gaz sur lui-même, et non dans des disques autour des étoiles comme le font les planètes.

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