Traces d'étoiles 250 millions d'années après le big-bang

Quels sont les astres les plus recherchés de l'Univers ? Sans doute les étoiles dites de "population III". Ces dernières seraient les premières à s'être allumées quelques centaines de millions d'années après le Big-Bang. Aujourd'hui, elles demeurent introuvables. Leur rôle crucial dans l'évolution de l'Univers (elles ont contribué à l'enrichissement en éléments lourds) rend leur découverte capitale pour la compréhension et l'amélioration des modèles cosmologiques mais malgré de fréquentes recherches elles demeurent introuvables ou presque. Presque car plusieurs équipes ont potentiellement déniché les traces qu'elles ont laissées dans l'espace. L'une via un nuage de gaz très pauvre en éléments lourds et l'autre dans un reflet d'ultraviolet sur un nuage d'hydrogène. Cette fois c'est l'oxygène qu'a détecté une équipe internationale d'astronomes : ce gaz aurait été largué dans l'espace lors de la mort de ces premières étoiles, à peine 250 millions d'années après le big-bang.

Une lueur infrarouge

Tout commence quand une équipe internationale d'astronomes détecte une très faible lueur émise par de l'oxygène venant d'une galaxie lointaine (baptisée MACS1149-JD1) grâce au puissant radiotélescope ALMA et aux quatre énormes télescopes VLT (Very large telescope) de l'Observatoire européen austral (ESO) installés au Chili. "Nous avons observé la galaxie la plus lointaine connue à ce jour", s'enthousiasme Nicolas Laporte. "Cette détection repousse les limites de l'Univers observable", a ajouté Takuya Hashimoto de l'Université Sangyo d'Osaka au Japon, coauteur principal de l'étude publiée dans la revue Nature. Les astronomes calculent alors que ce signal a été émis quelque 13,28 milliards d'années auparavant, soit 500 millions d'années après le Big Bang. "Cette galaxie nous apparaît telle qu'elle était lorsque l'Univers était âgé de 500 millions d'années seulement", a relevé Nicolas Laporte. Outre gagner le titre "d'oxygène le plus distant détecté à ce jour par un télescope", cette petite lueur permet aux scientifiques d'avancer que des étoiles se sont formées à cet endroit 250 millions d'années avant l'émission du signal.

Selon la théorie communément admise, après le Big Bang il y a 14 milliards d'années, l'univers était rempli d'un gaz uniforme composé d'éléments légers comme l'hydrogène et l'hélium créés par cette gigantesque explosion. Mais les éléments un peu plus lourds comme le fer, le carbone ou l'oxygène ont eux été fabriqués dans les noyaux d'étoiles. Donc si les astronomes ont pu détecter de l'oxygène, c'est que "cette galaxie abritait déjà une population d’étoiles d’âge avancé”, a estimé Nicolas Laporte. Leur formation pourraient dater de 250 millions d'années seulement après le Big Bang.

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Cette animation retrace la probable histoire de la formation d’étoiles au sein de la galaxie MACS1149-JD1. Sous l’effet de la gravitation, la matière se structure en filaments et la densité de matière située aux intersections filamentaires augmente. Quelque 200 millions d’années après le Big Bang, une intense formation d’étoiles se produit dans les zones de densité élevée, donnant lieu à la formation des galaxies. Crédit : ALMA (ESO/NAOJ/NRAO).

Les premières étoiles sont imaginées très différentes des étoiles que l'on peut actuellement observer dans notre ciel. Composées d'éléments légers issus du Big-Bang, elles auraient été gigantesques, des centaines de fois plus massives que le Soleil, et n'auraient vécu que quelques millions d'années. Selon les dernières théories elles auraient fini leur vie en hypernovas, de gigantesques explosions dix fois plus énergétiques que les supernovas classiques. Ces hypernovas auraient ensemencé l'Univers et fourni assez de gaz et de métaux pour former les prochaines générations d'étoiles qui, ensuite, ont à leur tour enrichi en matière leur espace environnant.

Avec AFP

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