Le télescope spatial James Webb (JWST) a dévoilé des détails sans précédent au cœur de la nébuleuse du Papillon (NGC 6302), située à environ 3 400 années-lumière dans la constellation du Scorpion. Cette nébuleuse planétaire, célèbre pour sa structure bipolaire spectaculaire, représente les dernières étapes de la vie d'une étoile mourante. Grâce à ses capacités infrarouges avancées, le JWST a permis aux astronomes de pénétrer la dense enveloppe de poussière qui masquait auparavant le noyau, révélant des informations inédites sur l'évolution stellaire et la formation des systèmes planétaires.
L'instrument à infrarouge moyen (MIRI) du JWST a capturé la première observation directe de l'étoile centrale de la nébuleuse. Cette étoile, une naine blanche, est exceptionnellement chaude, atteignant des températures supérieures à 220 000 Kelvin (environ 395 000°F), ce qui en fait l'une des étoiles centrales les plus chaudes connues dans une nébuleuse planétaire. Cette chaleur intense est la source de la luminosité de la nébuleuse, ionisant le gaz environnant et créant son apparence saisissante. La température extrême de l'étoile suggère qu'elle était autrefois une étoile beaucoup plus massive.
Une découverte majeure des observations du JWST est l'identification d'une structure toroïdale de poussière entourant l'étoile centrale. Ce tore est composé de silicates cristallins, tels que le quartz, et de grains de poussière de forme irrégulière. Ces grains, d'environ un millionième de mètre de diamètre, sont considérés comme relativement grands pour la poussière cosmique et indiquent une longue période de croissance. La présence simultanée de poussière amorphe, semblable à de la suie, et de silicates cristallins, semblables à des gemmes, offre un aperçu unique des diverses conditions de formation de la poussière cosmique.
L'analyse du JWST a également détecté près de 200 raies spectrales, correspondant à des atomes et molécules spécifiques au sein de la nébuleuse. Plus intrigant encore, le télescope a identifié des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) – des molécules complexes à base de carbone. La présence de HAP dans cette nébuleuse planétaire riche en oxygène remet en question les hypothèses antérieures sur leurs sites de formation. Les chercheurs émettent l'hypothèse que ces HAP pourraient se former lorsque les vents stellaires de l'étoile centrale créent des "bulles" qui éclatent dans le gaz environnant.
Ces découvertes fournissent des informations cruciales sur la chimie organique complexe qui sous-tend la formation des planètes et potentiellement l'origine de la vie. Les observations de la nébuleuse du Papillon éclairent le cycle de vie des étoiles et la synthèse de molécules complexes dans l'espace, améliorant notre compréhension de la manière dont les étoiles mourantes recyclent la matière pour ensemencer le cosmos avec les éléments constitutifs de nouvelles étoiles et planètes. L'étude d'objets comme NGC 6302 sert de laboratoire vital pour comprendre les processus de la mort stellaire et l'enrichissement du milieu interstellaire.