Grâce au Very Large Telescope (VLT) de l’ESO, des chercheurs ont découvert pour la première fois les empreintes digitales laissées par l’explosion des premières étoiles de l’Univers. Ces découvertes nous rapprochent un peu plus de la compréhension de la nature des premières étoiles qui se sont formées après le Big Bang, élargissant notre vision de l’Univers primitif.
Une équipe internationale de scientifiques a réalisé une avancée importante pour révéler la nature mystérieuse des premières étoiles qui ont peuplé le cosmos : en observant un groupe de nuages de gaz très lointains, ils ont identifié les restes chimiques appartenant à à certaines des premières étoiles apparues au début de l’Universpeu après le Big Bang.
Les premières lumières du cosmos
« Pour la première fois, nous avons réussi à identifier les signatures chimiques des explosions des premières étoiles, dans des nuages de gaz très lointains », a-t-il déclaré dans un communiqué de presse Andrea Saccardi, responsable de la nouvelle étude, récemment publiée dans The Astrophysical Journal. Saccardi et ses collègues ont utilisé le Très grand télescope (VLT) de l’Observatoire européen austral (ESO) pour préciser cette découverte importante.
Les astronomes pensent que les premières étoiles qui se sont formées dans l’Univers étaient très différentes de celles que l’on peut voir aujourd’hui. Au moment de son émergence, il y a environ 13,5 milliards d’années, ne contenait que de l’hydrogène et de l’héliumles éléments chimiques les plus simples de la nature.
Comme ces étoiles étaient des dizaines ou des centaines de fois plus massives que notre Soleil, elles sont mortes rapidement et ont généré violentes explosions sous forme de supernovae, enrichissant le gaz environnant avec des éléments plus lourds, pour la première fois dans l’histoire du cosmos. De cette façon, les générations ultérieures d’étoiles, telles que celles identifiées dans notre galaxie, sont nées de ce gaz enrichi et, à leur tour, ont éjecté des éléments plus lourds lorsqu’elles sont mortes et ont explosé.
Comment alors est-il possible de détecter les signatures chimiques de ces explosions initiales de étoiles anciennes, qui ont été suivis de beaucoup d’autres ? « Les étoiles primordiales peuvent être étudiées indirectement, en détecter les éléments chimiques qui se sont dispersés dans leur environnement après sa mort », a précisé Stefanía Salvadori, une autre chercheuse qui a participé à la nouvelle étude, dans le même communiqué.
Sur les traces des explosions antiques
En analysant les données prises avec le VLT de l’ESO au Chili, l’équipe a trouvé trois nuages de gaz très éloignés, observés alors que l’Univers n’avait que 10 à 15 % de son âge actuel. Dans ce contexte, identifié des signatures chimiques qui correspondent aux caractéristiques attendues des explosions des premières étoiles.
Les premières supernovae libéré différents éléments chimiques tels que le carbone, l’oxygène et le magnésium, qui sont présents dans les couches externes des étoiles. Cependant, un pourcentage de ces explosions n’étaient pas assez énergiques pour éjecter des éléments plus lourds, comme le fer, qui ne se trouve qu’au cœur des étoiles.
Si l’objectif est de trouver des signes révélateurs de ces premières étoiles, qui ont explosé en supernovae de basse énergie, il faudra découvrir nuages de gaz distants pauvres en fer, mais avec une grande abondance d’autres éléments. C’est précisément ce que les spécialistes ont identifié dans la nouvelle recherche, ouvrant une fenêtre vers une connaissance plus approfondie de l’Univers primordial.
premières étoiles
Pour détecter et analyser ces nuages de gaz lointains, Saccardi et son équipe ont utilisé quasars, qui sont des sources très brillantes alimentées par des trous noirs supermassifs au centre de galaxies lointaines. Au cours de son voyage à travers le cosmos, la lumière d’un quasar traverse des nuages de gaz, où différents éléments chimiques « impriment » une empreinte sur la lumière. Certaines de ces traces, découvertes par des spécialistes, sont celles qui appartiennent au premières étoiles.
Enfin, les scientifiques ont souligné que les télescopes de nouvelle génération à venir, tels que l’Extremely Large Telescope (ELT) de l’ESO et ses instruments avancés, permettra d’étudier plus en détail les nuages de gaz dans lesquels ont été trouvés les restes chimiques des premières étoilesrésolvant enfin de nombreuses énigmes liées au cosmos primitif.
Référence
Preuve du premier gaz enrichi en étoiles dans des absorbeurs à décalage vers le rouge élevé. Andrea Saccardi et al. Le Journal astrophysique (2023). DOI : http://doi.org/10.3847/1538-4357/acc39f