Romain
Ils étaient probablement beaucoup plus gros que notre Soleil et ont rapidement explosé en supernovae relativement faibles, laissant des traces de leur existence dans des nuages de gaz datant de 11 milliards d’années.
Vue d’artiste des signatures chimiques laissées par les premières étoiles de l’univers. Crédit : Eso/L. Calçada, M. Kornmesser.
Les astronomes ont peut-être repéré les restes de certaines des premières étoiles de l’univers. Celles-ci étaient très différentes des étoiles formées plus récemment, et l’étude de leurs cendres pourrait nous rapprocher de la compréhension des débuts du cosmos. Identifiées à l’aide du Very Large Telescope (VLT) de l’Observatoire européen austral (ESO) au Chili, des traces de ces étoiles primordiales se trouvent dans des nuages de gaz vieux de 11 milliards d’années dont la composition chimique correspond à ce que l’on pourrait attendre des premières explosions stellaires.
En effet, les chercheurs pensent que les premières étoiles, apparues il y a 13,5 milliards d’années, ne contenaient que de l’hydrogène et de l’hélium, les éléments les plus simples de la nature, et qu’elles étaient probablement des dizaines ou des centaines de fois plus massives que notre Soleil. Elles auraient donc explosé rapidement en supernovae, enrichissant pour la première fois le gaz environnant avec des éléments chimiques plus lourds. Les générations suivantes d’étoiles seraient alors issues de ce gaz enrichi, éjectant à leur tour des éléments plus lourds à mesure qu’ils mouraient.
Disparues depuis longtemps, ces toutes premières étoiles ne peuvent plus être observées, mais elles peuvent être étudiées indirectement, en détectant les éléments chimiques qu’elles ont dispersés dans leur environnement après leur explosion. En fonction de leur masse et de l’énergie de ces explosions, les étoiles primordiales pourraient donc avoir libéré des éléments chimiques tels que le carbone, l’oxygène et le magnésium, présents dans les couches externes des étoiles. Mais certaines de ces explosions n’étaient pas assez fortes pour éjecter des éléments plus lourds, comme le fer, qui ne se trouve que dans le cœur des étoiles.
Pour rechercher le signe révélateur de ces premières étoiles qui ont explosé en supernovae relativement faibles, une équipe de recherche internationale, coordonnée par Andrea Saccardi, doctorant à l’Observatoire de Paris – PLS qui a mené l’étude lors de sa thèse à l’Université de Florence a commencé à chercher des nuages de gaz lointains pauvres en fer mais riches en autres éléments. Trouver exactement ce qu’il cherchait dans trois nuages, comme détaillé dans un article de recherche qui vient d’être publié dans The Astrophysical Journal.
L’observation de ces nuages s’est faite de manière indirecte, grâce à la lumière de quasars – des objets extraordinairement brillants au centre de galaxies lointaines, alimentés par de la matière tombant dans des trous noirs supermassifs – déduisant l’existence d’étoiles primordiales. Ceci est possible car lorsque la lumière d’un quasar traverse l’univers, elle traverse des nuages de gaz, dont les différents éléments chimiques laissent une empreinte sur la lumière. Pour trouver de telles empreintes, l’équipe a ensuite analysé les données de plusieurs quasars observés avec l’instrument X-shooter du VLT, un spectroscope capable de diviser la lumière en une gamme extrêmement large de longueurs d’onde ou de couleurs, ce qui en fait un outil unique pour identifier la plupart des différents éléments chimiques.
« Notre découverte ouvre de nouvelles voies pour étudier indirectement la nature des premières étoiles, complétant pleinement les études sur les étoiles de notre galaxie », a déclaré Stefania Salvadori, professeur agrégé à l’Université de Florence et co-auteur de l’étude. « Grâce aux spectrographes de nouvelle génération dont sera équipé l’Extremely Large Telescope (ELT) de l’ESO, le plus grand télescope du monde en construction au Chili, nous pourrons étudier nombre de ces rares nuages de gaz et nous pourrons enfin découvrez la nature mystérieuse des premières étoiles » a conclu Valentina D’Odorico, astrophysicienne à l’Institut National d’Astrophysique et co-auteur de l’étude.
Vidéo, découvrez les 7 Explosions Nucléaires les plus puissantes jamais filmées :