Ils l’ont surnommée « Earendel », et c’est l’étoile unique la plus éloignée photographiée par un télescope à ce jour.
Il a fallu 12,9 milliards d’années à la lumière de cet objet pour nous parvenir.
À une distance où les télescopes ne pourraient normalement résoudre que des galaxies avec des millions d’étoiles.
Mais l’observatoire spatial Hubble a sélectionné individuellement Earendel en exploitant un phénomène naturel similaire à l’utilisation d’un zoom.
C’est ce qu’on appelle la lentille gravitationnelle, et cela fonctionne comme ceci : lorsqu’un grand amas de galaxies est en ligne de mire, l’attraction gravitationnelle de cette masse de matière se pliera et magnifiera la lumière d’objets plus éloignés derrière elle.
Habituellement, ce ne sont que d’autres galaxies, mais dans ce cas particulier, Earendel était dans un endroit idéal pour la lumière parasite.
« Nous avons eu de la chance. C’est vraiment extrême; c’est vraiment excitant de trouver quelque chose avec un grossissement aussi élevé », a déclaré Brian Welch, étudiant diplômé de l’Université Johns Hopkins dans le Maryland, aux États-Unis. « S’il vous arrive de toucher le bon point idéal, comme nous l’avons fait dans ce cas, le grossissement peut atteindre des facteurs de 1000 », a-t-il déclaré.
Le précédent détenteur du record était une star nommée Icarus. Là encore, la lumière de cette étoile, captée par Hubble, a mis neuf milliards d’années pour nous parvenir.
Donc Earendel est beaucoup plus loin. Nous le voyons juste 900 millions d’années après le Big Bang, ou à une époque où l’univers n’avait que 6% de son âge actuel.
Le nom Earendel vient d’un vieux mot anglais signifiant « étoile du matin » ou « lumière montante ». On ne voit pas grand-chose sur l’image de Hubble – juste une tache faible sur un long croissant de lumière produit par l’objectif surnommé « l’arc du lever du soleil ».
M. Welch et ses collègues rapportent la découverte de l’étoile dans la revue Nature. Les auteurs reconnaissent qu’il reste encore beaucoup à apprendre sur ses propriétés.
Par exemple, il existe une incertitude quant à la taille d’Eearendel. C’est au moins 50 fois la masse de notre propre Soleil, mais selon le grossissement exact, il pourrait être beaucoup plus grand. Mais même à 50 masses solaires, ce serait l’une des plus grosses étoiles jamais observées.
Il est très probable que ce que Hubble a espionné soit un binaire. Cela signifie qu’il s’agit en fait de deux étoiles en orbite proche l’une de l’autre. C’est très courant. Cependant, dans de tels cas, il y a généralement un partenaire plus grand et la lumière de cet objet dominerait le signal.
Certains astronomes se demanderont si Earendel n’est pas simplement un groupe serré de nombreuses étoiles, mais M. Welch a déclaré qu’il y avait des limites à l’ampleur du phénomène avant que la lentille ne commence à enduire la lumière en une forme plus allongée, semblable à un cigare. Il est convaincu que Hubble a découvert une ou au plus deux étoiles.
Une autre explication pourrait être que la tache lumineuse est un objet de premier plan qui se trouve avoir un profil lumineux similaire. Certaines étoiles extravagantes, ou naines brunes comme on les appelle, peuvent correspondre aux données. Mais la probabilité est faible. Après cinq ans d’observation, la caractéristique dans le champ de vision est restée complètement statique. S’il s’agissait d’une naine brune beaucoup plus proche, on s’attendrait à ce que sa position dans le ciel dérive légèrement.
Une spéculation intrigante entourant Earendel est sa composition. Il existe un moyen d’interpréter les données comme signifiant qu’il s’agit d’une étoile pionnière, un objet composé du gaz vierge qui s’est formé lors du Big Bang.
La théorie nous dit que les toutes premières étoiles à briller dans l’univers n’étaient constituées que d’hydrogène et d’hélium. Les astronomes les appellent les étoiles de la population III. Ce n’est que lorsque ces étoiles et leurs descendants ont fusionné des éléments plus lourds que l’environnement cosmique a changé pour devenir ce que nous connaissons autour de nous aujourd’hui.
Mais une étoile de 50 fois la masse du Soleil ne brûlerait que très peu de temps, peut-être un million d’années tout au plus, avant de manquer de carburant, de s’effondrer et de mourir. Pour qu’une étoile pionnière existe 900 millions d’années après le Big Bang, il faudrait qu’elle se soit développée à partir d’un nuage de gaz à longue durée de vie, isolé et non pollué. Pas impossible, mais probablement un peu trop loin.
« Oui, nous nous attendons à ce qu’Earendel soit plus une star qui a été un peu imprégnée d’éléments plus lourds, mais pas autant que les stars locales qui nous entourent aujourd’hui », a déclaré M. Welch.
« Il y a une faible probabilité qu’il s’agisse d’une étoile de la population III. Certaines autres études prédisent qu’ils pourraient être trouvés à la périphérie de certaines galaxies. Mais c’est quelque chose que nous devons suivre de manière beaucoup plus détaillée à partir d’autres télescopes comme James Webb. »
James Webb est le successeur de Hubble. Lancé en décembre, il dispose d’un miroir beaucoup plus grand et d’outils analytiques supérieurs. Il sera en mesure de démêler les détails au-delà de Hubble.
Webb devrait commencer les opérations scientifiques complètes dans deux ou trois mois. M. Welch et ses collègues ont déjà eu le temps au nouvel observatoire d’examiner Earendel.
Mais cela vaut la peine de prendre un moment pour célébrer l’éclat continu de Hubble. Lancé en 1990, alors même qu’un nouvel observatoire miracle se prépare à prendre le relais, Hubble continue de sortir des études révolutionnaires.
« Le télescope spatial Hubble se porte très bien », a déclaré le scientifique du projet de la NASA, le Dr. Jennifer Wisman.
« C’est puissant. C’est aussi scientifiquement prolifique que jamais, et nous attendons avec impatience le genre de science que Hubble fera pour les années à venir. Nous sommes particulièrement enthousiasmés par le télescope spatial James Webb qui fonctionne dans l’espace en conjonction avec le télescope spatial Hubble. En ayant ces deux installations incroyables, nous en apprendrons plus sur l’univers que nous n’avons jamais pu auparavant.