L’étoile unique la plus éloignée jamais vue à ce jour remonte à moins d’un milliard d’années après la naissance de l’univers lors du Big Bang, et pourrait faire la lumière sur les premières étoiles du cosmos, selon une nouvelle étude.
Les scientifiques ont surnommé le Star “Earendel”, d’un vieux mot anglais signifiant “étoile du matin” ou “lumière montante”. Earendel, dont la désignation technique est WHL0137-LS, est au moins 50 fois plus massive que le soleil et des millions de fois plus brillante.
Cette nouvelle étoile, détectée par la NASA Le télescope spatial Hubble, est si loin que sa lumière a mis 12,9 milliards d’années pour atteindre la Terre, nous apparaissant telle qu’elle était lorsque l’univers avait environ 900 millions d’années, soit seulement 7 % de son âge actuel. Jusqu’à présent, l’étoile unique la plus éloignée détectée, découverte par Hubble en 2018, existait lorsque l’univers avait environ 4 milliards d’années, soit 30 % de son âge actuel.
“Cette découverte nous donne l’occasion d’étudier en détail une étoile dans l’univers primitif”, a déclaré à Space.com l’auteur principal de l’étude, Brian Welch, astrophysicien à l’Université Johns Hopkins de Baltimore.
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Normalement, même une étoile aussi brillante qu’Earendel serait impossible à voir depuis la Terre étant donné le vaste fossé entre les deux. Auparavant, les plus petits objets vus à une si grande distance étaient des amas d’étoiles intégrés dans les premières galaxies.
Les scientifiques ont détecté Earendel à l’aide d’un énorme amas de galaxies, WHL0137-08, assis entre la terre et la nouvelle étoile. L’attraction gravitationnelle de cet énorme amas de galaxies a déformé le tissu de l’espace et du temps, résultant en une puissante loupe naturelle qui a considérablement amplifié la lumière des objets éloignés derrière la galaxie, comme Earendel. Cette lentille gravitationnelle a déformé la lumière de la galaxie hébergeant Earendel en un long croissant que les chercheurs ont nommé Sunrise Arc.
La rare façon dont Earendel s’est aligné avec WHL0137-08 signifiait que l’étoile apparaissait directement sur, ou extrêmement proche d’une courbe de l’espace-temps qui fournissait un éclaircissement maximal, ce qui faisait qu’Earendel se démarquait de la lueur générale de sa galaxie d’origine. Cet effet est analogue à la surface ondulée d’une piscine créant des motifs de lumière vive au fond de la piscine par une journée ensoleillée – les ondulations à la surface agissent comme des lentilles et concentrent la lumière du soleil pour une luminosité maximale sur le fond de la piscine.
Welch a déterminé qu’il ne s’agissait pas de l’objet le plus éloigné que les scientifiques aient jamais découvert. “Hubble a observé des galaxies à de plus grandes distances”, a-t-il expliqué. “Cependant, nous voyons la lumière de leurs millions d’étoiles toutes mélangées. C’est l’objet le plus éloigné où nous pouvons identifier la lumière d’une étoile individuelle.”
Il a également noté que cette étoile était lointaine, mais pas vieille. “Nous voyons l’étoile telle qu’elle était il y a 12,8 milliards d’années, mais cela ne signifie pas que l’étoile a 12,8 milliards d’années”, a déclaré Welch. Au lieu de cela, il n’a probablement que quelques millions d’années et n’a jamais atteint la vieillesse.
“Compte tenu de sa masse, il n’a presque certainement pas tué jusqu’à aujourd’hui, car les étoiles plus massives ont tendance à brûler leur carburant plus rapidement et donc à exploser ou à s’effondrer dans trous noirsplus tôt”, a-t-il ajouté d’Earendel. “Les étoiles les plus anciennes connues se seraient formées à une époque similaire, mais elles sont beaucoup moins massives, elles ont donc continué à briller jusqu’à aujourd’hui.”
De nombreux détails sur Earendel restent incertains, tels que sa masse, sa luminosité, sa température et son type. Les scientifiques ne savent même pas encore si Earendel est une étoile ou deux – la plupart des étoiles de la masse d’Earendel ont généralement un compagnon plus petit et plus sombre, et il est possible qu’Earendel surpasse son partenaire.
Les scientifiques ont l’intention de mener des observations de suivi avec le lancement récent de la NASA Télescope spatial James Webb pour analyser la lumière infrarouge d’Earendel et identifier bon nombre de ses caractéristiques. De telles informations pourraient à leur tour aider à faire la lumière sur les premières étoiles de l’univers, qui se sont formées avant que l’univers ne soit rempli des éléments lourds produits par les générations successives d’étoiles massives.
“Je pense que l’une des choses les plus excitantes à propos de ce résultat est qu’il ouvre une nouvelle fenêtre sur l’univers primitif”, a déclaré Welch. “Généralement, à ces distances, nous voyons les galaxies complètes comme de petits objets flous, et nous déduisons ensuite des détails sur les étoiles à l’intérieur à partir de leur lumière agrégée.”
Ce n’est pas le cas pour Earendel. “Avec cette étoile à lentille, nous pouvons étudier sa lumière indépendamment”, a-t-il déclaré. « Cela nous permet de nous comparer directement aux étoiles du voie Lactée et chercher des différences qui amélioreront notre compréhension des étoiles dans l’univers primitif.”
Les scientifiques ont détaillé leurs trouvailles en ligne mercredi 30 mars dans la revue Nature.
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