Dossier : Sciences et espace › Télescope James Webb
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Reste à comprendre ce qu’est au juste une naine brune, et pourquoi un objet aussi léger oblige les astronomes à revoir leurs calculs.
Pour aller plus loin, lire notre article dédié : ce que James Webb a appris de l’atmosphère de la naine brune SIMP 0136.
Des naines brunes de deux masses de Jupiter dans l’amas IC 348
La NASA et l’Agence spatiale européenne ont publié le 15 septembre 2026 une nouvelle image de la région IC 348, présentée comme l’une des plus grandes jamais tirées des données de James Webb. Le fichier complet mesure 30 866 pixels sur 38 204, soit près de 1,2 milliard de pixels. Pour l’afficher en taille réelle, il faudrait assembler environ 140 écrans 4K.
En fouillant cet amas, l’équipe de Kevin Luhman, de l’université d’État de Pennsylvanie, et de Catarina Alves de Oliveira, de l’ESA, a identifié des naines brunes de seulement deux fois la masse de Jupiter, soit 0,19 % de la masse du Soleil. D’après le communiqué de la NASA, ce sont les naines brunes les moins massives connues à ce jour.
IC 348 se trouve dans la constellation de Persée, à environ 1 000 années-lumière. Une année-lumière est la distance que parcourt la lumière en un an : la lueur captée par Webb a donc quitté l’amas il y a environ mille ans. L’amas est aussi très jeune, avec un âge estimé à environ 5 millions d’années.
Une étoile qui ne s’est jamais allumée
Pour mesurer ce que signifie ce record, il faut revenir à la frontière entre étoiles et planètes. Les plus petites étoiles pèsent environ 8 % de la masse du Soleil. En dessous, on entre dans le domaine des naines brunes. Ces objets naissent pourtant comme les étoiles, par l’effondrement d’un nuage moléculaire, c’est-à-dire un nuage froid de gaz, surtout de l’hydrogène, qui se contracte sous l’effet de sa propre gravité.
Toute la différence se joue au centre. Dans une étoile, le cœur devient assez chaud pour fusionner l’hydrogène en hélium, la réaction qui fait briller le Soleil. Le cœur d’une naine brune n’atteint jamais ce stade. Beaucoup brûlent brièvement du deutérium, une forme lourde de l’hydrogène, au tout début de leur vie, puis se refroidissent lentement.
Les chiffres donnés par la NASA permettent un ordre de grandeur parlant. Si deux masses de Jupiter représentent 0,19 % de la masse du Soleil, le seuil des plus petites étoiles correspond à environ 80 masses de Jupiter. Les objets repérés dans IC 348 sont donc une quarantaine de fois plus légers que la plus petite étoile possible.
Un record que la même équipe a battu deux fois
Ce n’est pas la première fois que ce duo s’attaque à IC 348. Lors d’une première campagne avec Webb, menée en 2022 sur le centre de l’amas, les chercheurs avaient isolé trois objets de trois à huit masses de Jupiter, dont la surface affichait entre 830 et 1 500 °C. Le plus léger pesait trois à quatre fois Jupiter, ce qui en faisait déjà un record, annoncé fin 2023 dans un premier communiqué de la NASA. Kevin Luhman résumait alors l’enjeu en une question de manuel d’astronomie : quelles sont les plus petites étoiles ?
Pour descendre encore, l’équipe a observé plus profondément et sur un champ plus large. Elle a d’abord utilisé NIRCam, la caméra proche infrarouge de Webb, le 30 août 2024. Le choix de l’infrarouge n’a rien d’un hasard : dans un amas aussi jeune, ces petits astres brillent encore de la chaleur de leur formation, une lumière invisible à l’œil nu mais bien visible pour Webb.
Les candidats ont ensuite été triés selon leur couleur et leur éclat, puis examinés en 2025 avec NIRSpec, le spectrographe proche infrarouge du télescope. Un spectrographe décompose la lumière en ses différentes longueurs d’onde, un peu comme un prisme, ce qui permet d’identifier la nature d’un objet et d’estimer sa masse. Selon l’étude publiée dans The Astrophysical Journal Letters, 39 candidats ont été repérés sur les images, 15 ont été observés au spectrographe et neuf ont été confirmés comme membres de l’amas. Les plus faibles ont une masse estimée à environ deux fois celle de Jupiter.
En trois étapes, l’équipe a fait reculer la limite des plus petites naines brunes connues :
| Étape | Instrument de Webb | Résultat |
|---|---|---|
| Campagne de 2022, annoncée fin 2023 | NIRCam, centre de l’amas | 3 objets de 3 à 8 masses de Jupiter, le plus léger à 3 ou 4 masses de Jupiter |
| 30 août 2024 | NIRCam, champ plus large et plus profond | 39 candidats repérés sur les images |
| 2025 | NIRSpec, le spectrographe | 15 candidats observés, 9 confirmés, les plus légers à environ 2 masses de Jupiter |
| 15 septembre 2026 | Image publiée par la NASA et l’ESA | Près de 1,2 milliard de pixels |
Pourquoi un objet aussi léger dérange les modèles
La NASA le dit sans détour : ces masses sont bien plus faibles que ce que prévoit la théorie, et leur existence met à l’épreuve les modèles de formation des étoiles. Le problème tient à la gravité. Un nuage de gaz lourd et dense s’effondre facilement. Un petit nuage, en revanche, attire moins la matière et peine à se contracter jusqu’à former un objet compact.
Une autre hypothèse vient naturellement à l’esprit : et si ces objets étaient des planètes géantes éjectées de leur système, ce que les astronomes appellent des planètes errantes ? En 2023, l’équipe ne l’excluait pas, mais jugeait l’option peu probable. Les étoiles de faible masse, majoritaires dans IC 348, forment rarement des planètes géantes. Et un amas de 5 millions d’années laisse peu de temps pour que de telles planètes se forment, puis soient expulsées.
Un disque et une molécule mystère
Les observations réservaient deux autres surprises. D’abord, l’un des objets les plus légers montre des signes de disque. Un disque circumstellaire est un anneau aplati de gaz et de poussières qui entoure un astre, et c’est là que naissent les planètes. L’étude en compte deux, autour d’objets d’environ deux et dix masses de Jupiter. Concrètement, de petites planètes pourraient se former autour d’un corps qui a lui-même la masse d’une planète. Ce scénario rejoint d’autres observations de Webb sur la naissance des planètes dans les disques de poussières, et sur une planète encore en train de grossir.
Ensuite, les spectres portent la trace d’un hydrocarbure non identifié, c’est-à-dire une molécule faite uniquement d’atomes d’hydrogène et de carbone. Sa signature, située à 3,4 micromètres (un micromètre vaut un millième de millimètre), avait été relevée par la sonde Cassini dans les atmosphères de Saturne et de sa lune Titan, ainsi que dans le gaz situé entre les étoiles. Dans IC 348, elle apparaît chez 11 de ces astres, et elle est d’autant plus marquée que l’objet est peu lumineux, donc froid et léger.
Les auteurs en tirent une proposition audacieuse : créer une nouvelle classe spectrale, baptisée « H ». Une classe spectrale est une catégorie dans laquelle les astronomes rangent les astres selon les signatures de leur lumière. Ces objets extrêmes formeraient alors une famille à part.
L’image ne se limite pas à ces objets discrets. Dans son coin supérieur droit, elle montre des protoétoiles, des étoiles encore en formation, dont les jets de matière percutent le gaz et la poussière alentour. Ces collisions créent des zones lumineuses appelées objets de Herbig-Haro. Parmi eux, HH 211 prend une forme d’hélice. D’après la publication d’ESA/Webb, le cliché laisse même apparaître des galaxies spirales lointaines en arrière-plan.
Un record solide, mais des masses encore estimées
Il faut toutefois lire ce résultat avec prudence. Les masses ne sont pas pesées directement : elles sont déduites de la lumière des objets à l’aide de modèles informatiques, qui comportent leur part d’incertitude. Le chiffre de deux masses de Jupiter est une valeur approchée, pas une mesure au gramme près.
Le calendrier mérite aussi d’être précisé. L’étude décrivant ces naines brunes a été publiée le 10 juin 2025. La nouveauté du 15 septembre 2026 tient surtout à l’image elle-même, qui rend visible le terrain de chasse des chercheurs. Par ailleurs, ces conclusions portent sur une seule région du ciel. Le programme d’observation 4866 vise justement à comparer les populations de ces objets d’une région à l’autre, et à percer l’origine de la mystérieuse molécule. En 2023, la NASA estimait que des campagnes plus longues pourraient descendre jusqu’à une seule masse de Jupiter : le record actuel pourrait donc tomber à son tour.
Pour suivre les prochaines découvertes de James Webb sur ces astres à la frontière des étoiles et des planètes, il suffit d’ajouter Le Point du Jour à ses sources préférées sur Google.
Crédit photo © LePointDuJour
