LES PREMIÈRES ÉTOILES DE L'UNIVERS COMMENCENT À RÉVÈLER LEURS SECRETS
Grâce à Alma et aussi au VLT, une équipe a pu entrevoir ce qui se passait il y a très longtemps, 600 millions d'années seulement après le Big Bang, au sein d'une très jeune galaxie. Ce qu'ils ont vu les a plutôt surpris.
La connaissance de nos origines figure parmi les grandes motivations des scientifiques et, bien sûr, pour beaucoup d'astronomes, cela passe par la compréhension de la formation des toutes premières générations d’étoiles. Après tout, nous ne serions pas là, et rien de ce qui nous entoure n'existerait, si elles n'étaient pas apparues. Pas de petites étoiles comme le Soleil, pas de planètes, pas de matière complexe, pas de vies... Car pour cela, il faut ces grands chaudrons que sont les étoiles massives et beaucoup d'énergie pour produire les éléments plus lourds que l'hydrogène et l'hélium qui, eux, ont été créés lors des premiers instants de l'univers.
Alors, comment cela s'est-il passé exactement ? Grâce au vaste réseau de radiotélescopes Alma (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) installé sur un haut plateau dans le désert de l'Atacama et, toujours au Chili, le VLT (Very Large Telescope), un groupe de chercheurs a pu rassembler de nouveaux indices pour le profilage de ces premiers ancêtres stellaires.
L’objet le plus lointain observé par Alma
Ces informations, ils les ont collectés au sein de la jeune galaxie désignée A2744_YD4. Située à quelque 13,2 milliards d'années-lumière de la Terre, donc seulement 600 millions d'années après le Big Bang, elle est à ce jour l'objet le plus lointain qu'Alma ait jamais observé. C'est un léger flocon de gaz, pâle, qui n'a cependant rien d'anodin, car déjà riche de poussière interstellaire — ce qui n'a pas manqué de surprendre les astronomes. « La détection d'une telle abondance de poussière indique que les premières supernovae avaient déjà pollué cet environnement galactique » commente l'auteur principal de ces recherches, Nicolas Laporte, de l'University College de Londres. Elles succèdent donc à la précédente génération d'étoiles qui, après une durée de vie très courte, ont explosé en supernovæ.
C'est avec le concours du superamas de galaxies Abell 2744 alias l'amas de Pandore — vraisemblablement une réunion de quatre amas de galaxies à environ 3,5 milliards d'années-lumière de la Voie lactée — dont la masse de toutes ses étoiles, gaz, poussières et surtout matière noire a permis d'amplifier par l'effet de lentille gravitationnelle, la lueur du bébé galactique situé lui, beaucoup plus loin derrière, à l'arrière-plan, que l'équipe a pu l'épingler et l'étudier.
Les premières étoiles se seraient formées 200 millions d’années plus tôt
En disséquant sa lumière, ils ont appris notamment que A2744_YD4, dont la population d'étoiles est estimée à deux milliards, concentre l'équivalent de six millions de masses solaires de poussière. De tailles de l'ordre du millionième de centimètre, elles sont principalement constituées de silicium, de carbone et d'aluminium — des ingrédients primordiaux que l'on retrouve, avec d'autres, dans notre Système solaire. Les chercheurs ont aussi observé (et c'est la détection la plus lointaine pour cet élément) l'émission d'oxygène ionisé.
Beaucoup d'étoiles sont en train de bourgeonner dans cette galaxie épiée en pleine période de réionisation. D'après l'étude à paraître dans The Astrophysical Journal Letters (disponible sur arXiv), elles sont une vingtaine par an à sortir des usines (nuages moléculaires). « Ce taux n'est pas inhabituel pour une galaxie si distante [actuellement dans la Voie lactée, le taux de fécondité est bien descendu : le rythme actuel est d'une naissance d'étoile par an, NDLR], explique l'un des coauteurs Richard Ellis, de l'ESO et l'University College. Il révèle le rythme soutenu de formation de la poussière au sein de A2744_YD4. Le temps requis avoisine les 200 millions d'années seulement - nous observons donc cette galaxie peu après sa formation ». Tout aurait donc commencé 200 millions d'années plus tôt.
Article du CIRS publié le 20/06/2005
Des indices sur les étoiles de première génération
Deux étoiles qui étaient considérées comme faisant partie des premières de l'Univers, se seraient en fait formées à partir de l'explosion d'une étoile plus vieille, selon des astrophysiciens de l'Université de Tokyo. Ce résultat permettrait une meilleure connaissance de la nature des premières étoiles.
Un des enjeux les plus importants en astronomie consiste à identifier les premières étoiles de l'Univers, celles qui sont nées d'un gaz primordial d'hydrogène et d'hélium. Ces premières générations d'étoiles devaient, selon ce qui était admis, contenir très peu d'éléments lourds, connus sous le nom collectif de « métaux ». La découverte par les astronomes, de deux étoiles, l'une en 2002 et l'autre cette année, chez lesquelles le ratio fer/hydrogène est environ cent mille fois moindre que celui du Soleil, a donc suscité l'intérêt.
Maintenant cependant, une équipe dirigée par Ken'ichi Nomoto, de l'université de Tokyo, avance que ces étoiles très pauvres en métaux sont en réalité des étoiles de seconde génération. Leurs teneurs en éléments chimiques sont très inhabituelles, incluant un ratio carbone/fer correspondant à dix mille fois celui du Soleil. Selon l'équipe japonaise, les étoiles se sont formées à partir d'un gaz chimiquement contaminé par une étoile de première génération ayant formé un trou noir après avoir explosé en supernova.
La quasi-totalité du fer synthétisé lors des premières supernovae a été, selon le modèle, absorbée par les trous noirs qui s'étaient alors formés. Ceci signifie que seule une infime partie du fer a été éjectée dans l'espace interstellaire. Les prédictions ont été testées en comparant les teneurs en éléments chimiques observées chez les deux étoiles avec celles calculées d'après le modèle.
Le résultat obtenu signifie que la nature des premières étoiles pourrait être mieux connue et prédite en termes quantitatifs. « L'étude montre que des étoiles 20 à 130 fois plus grosses que le Soleil, qui ont terminé en supernova et formé des trous noirs, ont joué un rôle important dans l'enrichissement chimique primitif de l'Univers » indique Nomoto.
SOURCE : FUTURA SCIENCES 10.03.2017
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