Fixant le même endroit dans le ciel pendant une bonne partie de la journée, le télescope spatial Hubble – aidé par un caprice de la gravité qui peut massivement grossir les objets distants – a peut-être repéré l’étoile la plus éloignée jamais vue… par un énorme marge. Si confirmé, l’étoile est à près de 13 milliards d’années-lumièreet nous le voyons tel qu’il était lorsque l’Univers n’avait que 900 millions d’années.
Si confirmé, c’est l’étoile la plus éloignée de l’univers jamais vue par l’homme.
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Il y a quelques mises en garde et autres, mais même en tenant compte de celles-ci, cet objet est terriblement loin et très susceptible de marquer un record de distance qui ne sera pas battu avant un moment [link to paper].
L’étoile a été trouvée dans une série d’observations faites d’un amas de galaxies appelé WHL 0137–08, situé sur le ciel dans la constellation de Cetus. Les amas de galaxies peuvent contenir des dizaines à des centaines de galaxies, et WHL 0137-08 est un meurtrier : les observations indiquent qu’il a une masse totale de 900 billions de fois celle du Soleil, assez pour faire mille galaxies comme la Voie lactée.
WHL 0137-08 se trouve à environ 5,5 milliards d’années-lumière de la Terre, à plus d’un tiers du chemin à travers l’univers observable. Pourtant, il y a beaucoup de biens immobiliers de l’autre côté, et de nombreuses galaxies se trouvent au-delà. C’est là que l’Univers lui-même nous aide : la gravité d’un amas de galaxies peut déformer la lumière provenant de galaxies encore plus éloignées sur son chemin vers nous. La distorsion peut multiplier les images d’objets afin que nous en voyions plus d’une de chaque, elle peut déformer la forme et, surtout ici, elle peut amplifier la luminosité de l’objet le plus éloigné. Cet effet est similaire au comportement d’un objectif, il s’appelle donc lentille gravitationnelle.
Bien, bien de l’autre côté de l’amas se trouve une galaxie auparavant sans nom, maintenant appelée WHL 0137-zD1. La lentille a transformé la forme de la galaxie en un long arc, que les astronomes ont surnommé l’arc du lever du soleil. Parallèlement à cet arc, il y a plusieurs taches plus brillantes, probablement en réalité plusieurs images de seulement deux amas d’étoiles différents.
Mais le vrai gain ici est que l’arc est également une image unique d’un objet, ce qui semble être une étoile solitaire. C’est incroyable : cette galaxie est située à environ 12,9 milliard années-lumière de la Terre – l’Univers lui-même n’a que 13,8 milliards d’années, nous voyons donc cette galaxie telle qu’elle était lorsque le cosmos avait 900 millions d’années. C’est vraiment, vraiment loin.
Voir une seule étoile dans une galaxie aussi éloignée est un coup de chance étonnant. La lentille gravitationnelle est compliquée, et encore plus lorsque la masse de lentille est une distribution grumeleuse de galaxies comme un amas. Certains endroits peuvent agrandir les images plus que d’autres, et il existe des pics d’agrandissement appelés courbes critiques, où techniquement le grossissement de la luminosité peut être infini ; en réalité, il est fini mais peut encore être très grand. L’une de ces courbes passe extrêmement près de la position de l’étoile, et bien qu’elle ne puisse pas être mesurée avec une précision extrême, les astronomes calculent que le grossissement de la luminosité que nous voyons pour l’étoile se situe entre un facteur de 1 400 et 8 400 ! Il est possible, bien que moins probable, que le grossissement soit jusqu’à 40 000 fois.
C’est pourquoi cette étoile est visible du tout. Sans ce coup de pouce supplémentaire à sa luminosité, l’étoile serait bien trop faible pour être vue même avec Hubble, par un facteur de plusieurs centaines. Même ainsi, c’est perdre connaissance.
Les modèles de sa couleur et de sa luminosité indiquent qu’il s’agit d’une étoile massive, d’au moins 50 fois la masse du Soleil, voire plus. De telles étoiles peuvent émettre tellement de lumière qu’elles sont 100 000 fois plus lumineuses que le Soleil.
Les astronomes ont donné à l’étoile la désignation WHL0137-LS, mais l’ont surnommée Earendel, du vieil anglais qui signifie « étoile du matin » ou « lumière montante ». Approprié, pour une galaxie appelée Sunrise Arc.
La grande question est, est-ce une star ? Ou plus précisément, est-ce un Célibataire Star?
Par exemple, un amas d’étoiles à cette distance extrême peut sembler si petit qu’il peut être confondu avec une étoile. Les astronomes de ce travail ont découvert que pour ces images, cela est cependant peu probable; étant donné la petite taille de la source dans les images, ils trouvent que la plus grande peut être une année-lumière, ce qui est assez petit pour un amas d’étoiles.
Ils ne peuvent cependant pas exclure la possibilité qu’il ne s’agisse pas d’une étoile unique, mais d’un système multiple comme un binaire ou un trinaire. Même si c’est le cas, plusieurs systèmes ont tendance à avoir une étoile qui surpasse sérieusement les autres. Même si c’est deux étoiles, eh bien, d’accord, alors nous voyons deux étoiles à 12,9 milliards d’années-lumière. C’est toujours incroyable.
Incidemment, plusieurs étoiles ont été vues de cette façon via un amas de lentilles gravitationnelles, comme celui appelé LS1 dans une galaxie à 9 milliards d’années-lumière de la Terre. Mais celui-ci détruit ce record.
Rappelez-vous, l’Univers était si jeune à cette époque que les étoiles étaient une chose assez nouvelle. Le moment exact est difficile à cerner, mais les premières étoiles sont probablement nées entre 200 et 300 millions d’années après le Big Bang, une période appelée aube cosmique. Cela fait de cette étoile une partie des toutes premières générations d’étoiles. Donc, même si nous trouvons des étoiles plus éloignées que celle-ci, elles ne le seront pas trop. Ils ne peuvent pas l’être. Jhey n’existe pas beaucoup plus loin. L’Univers était trop jeune pour les fabriquer.
Alors, comment cela peut-il être confirmé? Les astronomes ont déjà approuvé un ensemble d’observations du télescope spatial James Webb qui font partie de ses premières observations scientifiques. Les images et les spectres devraient confirmer ou infirmer l’idée qu’il s’agit d’une étoile unique, ainsi que raffiner notre compréhension de ses caractéristiques et de celles des amas d’étoiles observés le long de l’arc du lever du soleil. Nous pouvons donc savoir avec certitude de toute façon dans un an. Peut-être moins.
Restez à l’écoute. Si JWST peut le confirmer, il établira des records dès le départ. L’étoile la plus lointaine… ça fera un excellent titre de journal.