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NGC 3603

amas d'étoiles

NGC 3603
Image illustrative de l’article NGC 3603
L'amas ouvert NGC 3603
Données d’observation
(Époque J2000.0)
Constellation Carène[1]
Ascension droite (α) 11h 15m 06,6s[2]
Déclinaison (δ) −61° 15′ 40″ [2]
Magnitude apparente (V) 9,1[3]
Dimensions apparentes (V) 4,0′[3]

Localisation dans la constellation : Carène

(Voir situation dans la constellation : Carène)
Astrométrie
Distance 6,5 ± 0,5 kpc (∼21 200 al)[4].
Caractéristiques physiques
Type d'objet Amas ouvert
Classe I1pn[3]
Galaxie hôte Voie lactée
Âge 2,5 M a [5]
Découverte
Découvreur(s) John Herschel[1]
Date [1]
Désignation(s) OCL 854
ESO 129-SC16[3]
Liste des amas ouverts
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NGC 3603 est un amas ouvert[1],[2] associé à une vaste région HII[1] situé dans la constellation de la Carène. Il a été découvert par l'astronome britannique John Herschel en 1834. NGC 3603 est entouré d'une région HII géante localisée dans le bras de la Carène de notre galaxie, la Voie lactée

NGC 3603 est à environ 6 500 pc (∼21 200 al) du système solaire[4] et les dernières estimations donnent un âge de 17 millions d'années. La taille apparente de l'amas est de 2,0 minutes d'arc, ce qui, compte tenu de la distance et grâce à un calcul simple, équivaut à une taille réelle d'environ 25 années-lumière.

NGC 3603 renferme en son centre un amas très compact d'étoiles, probablement un superamas stellaire, HD 97950. Cet amas comprend plus de 7 500 étoiles dont de nombreuses étoiles très jeunes et très massives[6].

Image en lumière visible de NGC 3603 à gauche et de NGC 3576.

Histoire modifier

NGC 3603 a été découvert par John Herschel le lors de son voyage en Afrique du Sud. Il a noté que c'était un objet remarquable, peut-être un amas globulaire. Au sujet de cette observation, il écrit dans ses notes : « globular cluster and nebula, stars 15th to 18th magnitude »[1]. Il l'a catalogué comme nébuleuse 3334 dans son cahier des observations astronomiques réalisées au cap de la Bonne-Espérance (Results of Astronomical Observations made at the Cape of Good Hope) publié en 1847.

En 1864, la Royal Society a publié dans son Catalogue of Nebulae and Clusters of Stars où cet amas a été répertorié sous le numéro 2354. L'amas a ensuite été incorporé par John Dreyer au New General Catalog comme NGC 3603[7].

L'amas central a d'abord été catalogué comme une étoile dans le catalogue Henry Draper sous la cote HD 97950, mais malgré cela il a longtemps été reconnu comme une nébuleuse ou un système stellaire multiple[7]. On a aussi noté que son spectre présentait des caractéristiques inhabituelles, il a été associé à un type Oe dans le catalogue Henry Draper. Ensuite, on a changé ce type pour WN5+O lorsqu'on a découvert dans son spectre des caractéristiques d'une étoile Wolf-Rayet[7]. Finalement, lorsqu'on a obtenu des images avec une meilleure résolution, on s'est aperçu que HD 97950 contenait trois des étoiles les plus lumineuses et les plus massives connues, ainsi qu'un certain nombre d'étoiles de type O et de nombreuses étoiles moins lumineuses[6].

Caractéristiques modifier

 
Image de la région HII NGC 3603 obtenue dans trois domaines de l'infrarouge proche avec l'instrument ISAAC du télescope Antu de l'Observatoire du Cerro Paranal.

La nébuleuse associée à NGC 3603 est le nuage de gaz le plus massif de gaz incandescent et de plasma, connu sous le nom de région HII, de la Voie lactée[8]. Les radiations ultraviolettes et les forts vents stellaires en provenance de la forte concentration des étoiles les plus massives connues dans la galaxie ont repoussé les gaz de l'amas et on a ainsi une vue très dégagée de cet amas en lumière visible. L'amas et la nébuleuse NGC 3603 sont visibles dans un télescope de taille moyenne comme une petite nébulosité plutôt ordinaire présentant une teinte jaunâtre due à l'absorption interstellaire[9].

Les autres régions HII dans la Voie lactée (W49, Sgr B2, Cygnus X et Êta Carina) sont presque complètement cachées en lumière visible par de la poussière, ce qui est malheureux, car plusieurs informations ne peuvent être mesurées directement ou facilement dans les autres domaines du spectre électromagnétique. Les études des régions HII ont donc été longtemps réalisées en les observant dans d'autres galaxies, comme la région 30 Doradus (la nébuleuse de la Tarentule) dans le Grand Nuage de Magellan ou encore NGC 2363 dans la galaxie irrégulière NGC 2366. Heureusement, les régions centrales de la vaste région HII de NGC 3603 peuvent être observées en lumière visible. C'est pour cette raison que plusieurs études ont été réalisées depuis le début des années 1970[10], et même auparavant, car au milieu des années 1960, des études optiques combinées à des observations radio astronomiques ont montré que NGC 3603 était une radio source thermique extrêmement puissante. Ces observations ainsi que d'autres, réalisées ultérieurement dans d'autres galaxies, ont conduit au concept de régions à sursauts de formation d'étoiles et même dans certains cas de galaxies entières ayant une formation d'étoiles extrêmement rapide. NGC 3603 est maintenant considéré comme une telle région et il est comparé par certains à la région HII encore plus vaste qu'est la nébuleuse de la Tarentule dans le Grand Nuage de Magellan[11].

À la périphérie de l'amas central, on retrouve l'étoile Sher 25, une supergéante bleue qui est entourée de matériel éjecté dont la forme en sablier rappelle celle de la supernova SN 1987A. Sher 25 a suscité un grand intérêt dans l'étude de l'évolution d'étoiles massives comme elle[12]. Deux des étoiles les plus lumineuses connues se trouvent aussi dans NGC 3603, mais en dehors du super amas central. Il s'agit de WR 42e (en) et de WR 42d qui sont toutes deux de type spectral O2If*/WN6, indiquant une jeune étoile extrêmement massive. On pense que WR 42e une étoile fugitive provenant d'un système de trois étoiles, alors que 42d semble toujours emprisonnée dans son cocon parental et qu'elle fait possiblement partie d'un système binaire avec une étoile de type O3If[13].

Le superamas HD 97950 modifier

 
Le cœur de l'amas ouvert capté par le télescope spatial Hubble.

Seules six étoiles dont les lettres vont de A à F sont généralement considérées comme composantes de HD 97950, tandis que les autres étoiles de l'amas et de la zone environnante sont habituellement numérotées comme membre de NGC 3603. Il n'y a pas d'autres groupes notables dans la nébuleuse, ainsi l'amas HD 97950 est quelquefois appelé simplement NGC 3603.

Membres modifier

Les principales étoiles de l'amas sont désignées comme étant NGC 3603 A1, NGC 3603 A2, NGC 3603 A3, NGC 3603 B et NGC 3603 C (abrégées A1, A2, A3, B et C dans la suite). A1 et C sont reconnues comme étant des étoiles binaires spectroscopiques. A1a, A1b et C sont toutes des étoiles Wolf-Rayet de type WN6h qui figurent parmi les étoiles les plus massives et les plus lumineuses connues[14]. En 2008, une équipe de l'Université de Montréal a combiné des mesures spectroscopiques de vitesse radiale avec des données photométriques prises par le télescope spatial Hubble pour déduire la masse des deux composantes de A1. Le résultat donne 116 ± 31 M☉ (masse solaire) pour l'étoile principale et 89 ± 16 pour sa compagne. C'était alors un record, détrônant l'étoile WR 20a et brisant la barrière des 100 masses solaires[15].

Il y a dans l'amas plusieurs douzaines de jeunes étoiles de classe O (O3 et O4), principalement des étoiles de la séquence principale. Il y a peu d'étoiles géantes et supergéantes, dont Sher 25, une supergéante bleue (type B1Iab). On y trouve également Sher 18 (en), une supergéante de type O3.5 et Sher 23 (en) une intéressante supergéante de type O9,7 riche en carbone. Plus de 7 500 étoiles ont été identifiées dans l'amas, la moins massive étant plus petite que le Soleil et la plus grosse ayant une masse dépassant les 100 masses solaires. Les étoiles qu'on y trouve zsont si jeunes que celles dont la masse est inférieure à 4 M☉ n'ont pas encore atteint la séquence principale[6].

Principale étoiles par ordre de distance au centre de l'amas[16]
Nom[17] Distance[16] Autre nom Type spectral[6] mv[18] Mv[16] T (K)[18],[19] L ( [18])
1 Sher 23 OC9.7Ia[18] 12,70 -6,3 30 250 449 000
2 Sher 22 O3III[18] 13,21 -5,6 46 500 863 000
5 Sher 25 B1Iab[18] 12,23 -6,5 22 000 649 000
7 O4V 13,58[11] -5,4 44 000
9 O4V 13,71 -5,2 44 000
10 O4V 14,17 -5,1[18] 44 000 258 000
14 O4V 13,88[16] -5,0 44 000
16 O3V 13,53 -5,4 46 500 711 000
17 O4V 14,10 44 000
C[14] 18 WR 43c WN6h 11,89 -7,3 44 000 2 200 000
E 19 O5.5III(f) 12,83[16] -6,1 41 000
20 O4V 13,98[16] 44 000
22 O5III(f) 13,23[11] -5,8 41 000
B[14] 23 WR 43b WN6h 11,33 -7,9 42 000 2 900 000
24 O4V[18] 12,72 -6,2 44 000
25 O4V 13,01[16] -5,9 44 000
A3 26 O3III 13,09 -6,4 46 500
27 O4V 13,07[16] -5,8 44 000
29 O4V 13,68[16] -5,2 44 000
A1a[14] 30 WR 43a WN6h 11,18 -7,8 42 000 2 500 000
A1b[14] 30 WR 43a WN6h 11,18 -7,8 40 000 1 500 000
A2 31 O3V 12,53 -6,9 46 500
33 O5V+OB?[18] 13,69 -5,8
37 O6.5V+? 14,16 -5,0
38 O3V 13,21 -5,9 46 500 540 000
F 39 O5V 11,86[16] -6,1 41 000
40 O3V 13,33 -5,7 46 500 780 000
41 O4V 14,24 -5,1 44 000 236 000
42 O3III 12,99 -6,1 46 500 1 030 000
43 O4V 13,87[16] -5,0 44 000
45 O8V-III 14,14 -4,7[18] 33 750 124 000
48 Sher 18 O3.5If[18] 12,65 -6,4 39 500 1 790 000
D 49 O4V 12,64[16] -6,3 44 000
D 50 O5V 12,74[16] -6,2 41 000
51 O4V(f) 13,33[16] -5,6 44 000
D 52 O4V 13,68[16] -5,2 44 000
57 O4V 13,98[16] 44 000
58 O5.5V 13,09 -5,1 39 500
59 O4V 13,65[16] -5,3 44 000
60 O4V 13,60[16] -5,3 44 000
61 O5V 12,74[16] -6,0 41 000
62 O4V 13,09 -5,6 44 000
MTT 25 O3V[18] 12,61[11] -6,2 46 500
MTT 58[20] O2If*/WN6 14,76 -5,7 855 000
WR 42e[21] O2If*/WN6 14,53 -6,3 1 300 000

Le nombre d'étoiles de type WNh et de type O dépasse celui de tout amas connu de notre galaxie. L'amas du Quintuplet et celui des Arches ont chacun environ 20 jeunes étoiles massives et une masse comparable à celle de NGC 3603, mais ils ne contiennent ni étoiles O3 ni Wn6. Des amas comme Westerlund 1 sont trop âgés pour contenir de telles étoiles, bien que leur masse puisse être supérieure à celle de NGC 3603. Cependant, on trouve dans l'amas R136 du Grand Nuage de Magellan des étoiles plus massives que celles de HD 97950, ainsi qu'un plus grand nombre de jeunes étoiles de type O. R136 est dans son ensemble 10 fois plus massif que NGC 3603[22].

En utilisant les données du télescope spatial Spitzer, des astronomes ont découvert à proximité de NGC 3603 une étoile produisant une onde de choc en arc. L'observation de cette étoile dans le visible a permis de déterminer qu'elle est de type O6V. L'orientation de l'onde de choc ainsi que la distance qui sépare l'étoile de l'amas suggèrent qu'elle a été expulsée de l'amas lors d'une rencontre dynamique entre des étoiles dans le noyau de l'amas. La position de cette étoile O6V ainsi que celle d'une autre étoile de type O2If*/WN6 située de l'autre côté de NGC 3603 laisse supposer que les deux étoiles ont été éjectées de l'amas lors de la même rencontre. Cette rencontre aurait impliqué trois corps, l'étoile O6V et un énorme système binaire dont les deux étoiles auraient fusionné pour devenir l'étoile O2If*/WN6. Si cette hypothèse s'avère exacte, on peut déduire la masse du système binaire d'avant l'éjection en utilisant la loi de la conservation de la quantité de mouvement. Sachant que la masse actuelle de l'étoile O6V est de 30  , on déduit qu'au moment de l'éjection la masse du système binaire de O2If*/WN6 aurait été de 175  . De plus, l'intensité du rayonnement X de O2If*/WN6, typique d'une étoile isolée, suggère que les deux composantes du système binaire d'avant l'éjection ont fusionné[23].

Masse modifier

Déduite des études photométriques, la masse de l'amas HH 97950 serait comprise entre 10 000 et 16 000  [6]. En étudiant le mouvement des étoiles et les lois de la gravitation, on obtient une masse de 19 000  [24]. La densité du centre de masse de l'amas est de 60 000  /pc3, ce qui est 10 fois plus élevé que celle de la nébuleuse d'Orion et comparable à celle de R136[6].

Âge modifier

La corrélation entre la séquence principale et la pré-séquence principale des étoiles de l'amas donne un âge d'un million d'années ou même moins. La diagramme HR ne montre pas de point de sortie de la séquence principale en dépit du fait que le modèle des étoiles donne un âge d'environ 2,5 millions d'années pour les étoiles les plus massives, mais qui est aussi compatible avec un âge d'un million d'années[6]. Un petit nombre d'étoiles, dont Sher 25, sont apparemment plus âgées. On a ainsi suggéré qu'il y a dans l'amas un sursaut de formation d'étoiles plus récent[18]. D'autres études ont estimé des âges jusqu'à 2 millions d'années, mais l'existence des étoiles les plus massives et les plus lumineuses fournit une limite supérieure assez certaine de 2,5 millions d'années[5].

Il s'agit donc d'un des plus jeunes amas ouverts de notre galaxie. L'amas des Arches est âgé d'environ 2,5 millions d'années, alors que celui du Quintuplet est âgé de presque le double.

Notes et références modifier

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  2. ↑ a b et c (en) « Results for object NGC 3603 », NASA/IPAC Extragalactic Database (consulté le ).
  3. ↑ a b c et d « Les données de «Revised NGC and IC Catalog by Wolfgang Steinicke», NGC 3600 à 3699 », sur astrovalleyfield.ca (consulté le )
  4. ↑ a et b Sambraran Banerjee et Pavel Kroupa, « The formation of NGC 3603 young starburst cluster: ‘prompt’ hierarchical assembly or monolithic starburst? », Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol. 447 #1,‎ , p. 728-746 (DOI 10.1093/mnras/stu2445, lire en ligne)
  5. ↑ a et b Natalia Kudryavtseva, Wolfgang Brandner, Mario Gennaro et al., « Instantaneous Starburst of the Massive Clusters Westerlund 1 and NGC 3603 YC », The Astrophysical Journal Letters, vol. 750#2,‎ , L44, 5 pages (DOI 10.1088/2041-8205/750/2/L44, Bibcode 2012ApJ...750L..44K, lire en ligne)
  6. ↑ a b c d e f et g Y. Harayama, F. Eisenhauer et F. Martins, « The Initial Mass Function of the Massive Star-forming Region NGC 3603 from Near-Infrared Adaptive Optics Observations », The Astrophysical Journal, vol. 675#2,‎ , p. 1319-1342 (DOI 10.1086/524650, Bibcode 2008ApJ...675.1319H, lire en ligne)
  7. ↑ a b et c D. Sher, « The Curious History of NGC 3603 », Journal of the Royal Astronomical Society of Canada, vol. 59,‎ , p. 67 (Bibcode 1965JRASC..59...67S, lire en ligne)
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  9. ↑ Laurent Drissen, Anthony F. J. Moffat, Nolan R. Walborn et Michael M. Shara, « The Dense Galactic Starburst NGC 3603. I. HST/FOS Spectroscopy of Individual Stars in the Core and the source of Ionization and Kinetic Energy », Astronomical Journal, vol. 110,‎ , p. 2235 (DOI 10.1086/117684, Bibcode 1995AJ....110.2235D, lire en ligne)
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  16. ↑ a b c d e f g h i j k l m n o p q r et s Anthony F. J. Moffat, Laurent Drissen et Michael M. Shara, « NGC 3603 and Its Wolf-Rayet Stars: Galactic Clone of R136 at the Core of 30 Doradus, but without the Massive Surrounding Cluster Halo », Astrophysical Journal, vol. 436,‎ , p. 183 (DOI 10.1086/174891, Bibcode 1994ApJ...436..183M, lire en ligne)
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Voir aussi modifier

Articles connexes modifier

Liens externes modifier

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