L’étoile la plus lointaine jamais vue sur l’image du télescope spatial Hubble

Les astronomes utilisant le télescope spatial Hubble ont aperçu ce qu’ils soupçonnent d’être une seule étoile dans une galaxie lointaine, très lointaine – l’étoile la plus éloignée et la plus primordiale jamais observée.

“C’est de loin l’étoile individuelle la plus éloignée que nous ayons jamais vue”, déclare Jane Rigby de la NASA, co-auteur de l’article décrivant la découverte publié aujourd’hui dans la revue nature. “Ce sera notre meilleure chance d’étudier à quoi ressemblait une étoile massive individuelle dans l’univers primitif.”

L’étoile est surnommée Earendel, d’après le vieil anglais pour “étoile du matin” ou “lumière montante”. il vient de seulement 900 millions d’années après le big bang ; le précédent détenteur du record, surnommé Icare, existait environ 4,3 milliards d’années après cet événement explosif. Cela signifie qu’Earendel a existé pendant une période peu de temps après que l’univers naissant soit sorti d’un âge de ténèbres, lorsque certaines des premières galaxies grandissaient et évoluaient.

Les scientifiques estiment qu’Earendel est au moins 50 fois plus massif que le soleil, bien qu’il puisse s’agir d’une paire binaire d’étoiles plutôt que d’une étoile solitaire. Des observations de suivi avec le télescope spatial James Webb (JWST) de la NASA devraient aider à confirmer si l’objet est une étoile ou autre chose.

“C’est une interprétation vraiment passionnante, et j’aimerais qu’elle soit vraie”, déclare l’astronome Katherine Whitaker de l’Université du Massachusetts à Amherst, qui ne faisait pas partie de l’équipe de découverte. “Ce sont les types de choses que j’espère que nous découvrirons davantage, et j’ai hâte de voir ce que leurs observations de suivi montreront.”

Une loupe cosmique

Étudier l’univers lointain, c’est comme regarder en arrière dans le temps. En raison du temps nécessaire à la lumière pour traverser le cosmos, les scientifiques voient des étoiles et des galaxies extrêmement lointaines telles qu’elles apparaissaient il y a des millions ou des milliards d’années, lorsque ces objets émettaient la lumière que les télescopes captent aujourd’hui. En plus de déployer des télescopes plus avancés, les scientifiques ont développé des moyens de plus en plus intelligents pour explorer les profondeurs de l’espace et du temps.

Pour cette observation, les astronomes ont utilisé Hubble pour scruter l’univers primitif en le dirigeant vers un amas de galaxies extrêmement massif appelé WHL0137-08. Des amas comme celui-ci sont si massifs que leur gravité tord et déforme la lumière environnante, grossissant parfois fortuitement les objets d’arrière-plan dans un phénomène connu sous le nom de lentille gravitationnelle.

Au cours de la dernière décennie, le Reionization Lensing Cluster Survey a utilisé 41 de ces lentilles cosmiques pour rechercher des objets agrandis qui existaient lorsque les premières lumières de l’univers commençaient à clignoter. Grâce à cette technique, les scientifiques ont repéré des étoiles lointaines, des galaxies, des supernovas et des objets extrêmement brillants appelés quasars.

Lorsque les galaxies sont vues de cette façon, la lumière est déformée en un arc caractéristique. L’une de ces galaxies agrandies, désormais surnommée l’arc du lever du soleil, abrite l’étoile Earendel.

“La galaxie dans laquelle se trouve l’étoile est lentille gravitationnellement en un arc long et mince en forme de croissant”, explique l’auteur principal de l’étude, Brian Welch, de l’Université Johns Hopkins dans le Maryland. “Cet arc de lentilles était le plus long arc de lentilles que nous ayons vu à une si grande distance – au cours du premier milliard d’années de l’univers.”

Une étoile dans l’arc

Bien que les astronomes savaient que l’arc du lever du soleil serait une galaxie intéressante à étudier, ils n’avaient aucune idée exactement de ce qu’ils trouveraient. Welch, un doctorat. étudiant, a été chargé de découvrir ce qui pourrait se cacher à l’intérieur. Alors que lui et ses collègues parcouraient les observations, ils ont réalisé qu’une partie de l’arc était extrêmement agrandie et qu’il contenait peut-être une image floue d’une seule étoile.

Welch et l’équipe ont calculé que l’objet avait été grossi d’un facteur de milliers, ce qui signifie qu’il était beaucoup plus petit que les plus petits amas d’étoiles connus. Même ainsi, des calculs supplémentaires ont révélé que l’objet – Earendel – faisait au moins 50 fois la masse du soleil, donc en ce qui concerne les étoiles, il était assez gros.

“C’est un million à dix millions de fois plus brillant que le soleil, donc ça doit être un monstre, mais de quelle taille ?” dit Rigby. “Nous ne savons pas de quel genre de star il s’agit.”

Earendel vivait dans un univers très différent d’aujourd’hui, un cosmos encore secoué par le tumulte de sa naissance radieuse. À ses débuts, l’univers était principalement sombre. Il n’y avait ni étoiles ni galaxies, juste une mer en expansion d’hydrogène gazeux se refroidissant lentement. Après environ un demi-milliard d’années, les lumières se sont allumées. Les premières étoiles ont émergé de ce gaz et se sont regroupées pour former des galaxies, tandis que des trous noirs se sont formés au milieu de l’activité. L’âge des ténèbres cosmiques était révolu.

Mais la lumière des étoiles ne pouvait pas voyager facilement à travers la mer de brouillard neutre au début, et au lieu de cela, elle était principalement rebondie et dispersée. Finalement, ce voile s’est levé – une période connue sous le nom d’époque de réionisation, lorsque le rayonnement ultraviolet émis par des étoiles de courte durée et mourantes violemment a fait disparaître le brouillard obscurcissant, dit Rigby, permettant à la lumière des étoiles de voyager librement à travers le cosmos.

Les scientifiques soupçonnent qu’une génération antérieure d’étoiles massives, peut-être similaires à Earendel, est responsable de cette transformation.

Des observations de suivi avec le plus récent observatoire spatial de la NASA, le télescope spatial James Webb, aideront l’équipe à mieux mesurer la température et la luminosité d’Earendel. Les astronomes pourront également recenser les éléments chimiques présents dans l’étoile et la galaxie. Si Earendel est autre chose qu’une étoile – peut-être un petit trou noir entouré d’un disque tourbillonnant de gaz et de poussière brillants – JWST devrait aider à résoudre ce problème.

Mais Welch et ses collègues espèrent que leur conclusion initiale tiendra. Selon Rigby, le géant agrandi de l’arc du lever du soleil représente la meilleure chance à ce jour d’étudier une étoile d’une époque aussi ancienne de l’histoire cosmique.

“Nous ne sommes pas allés chercher l’étoile la plus éloignée, c’était quelque chose sur quoi nous sommes tombés”, dit Welch. “Seules quelques générations d’étoiles auraient pu exister avant [Earendel],” il ajoute. “Cela pourrait être très différent des étoiles que nous voyons dans l’univers local, donc une chance d’en étudier une en détail est vraiment, vraiment excitante.”

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