Des astronomes découvrent des nuages de gaz lointains contenant des vestiges des premières étoiles

Grâce au Very Large Telescope (VLT) de l'ESO, des chercheurs ont découvert pour la première fois les empreintes laissées par l'explosion des premières étoiles de l'Univers.

Éléments chimiques dans un nuage de gaz lointain. Photo: ESO

Ils ont détecté trois nuages de gaz lointains dont la composition chimique correspond à ce que nous attendons des premières explosions stellaires. Ces résultats nous rapprochent de la compréhension de la nature des premières étoiles qui se sont formées après le Big Bang.

"Pour la première fois, nous avons pu identifier les traces chimiques des explosions des premières étoiles dans des nuages de gaz très lointains", explique Andrea Saccardi, doctorant à l'Observatoire de Paris - PSL, qui a mené cette étude.

Les chercheurs pensent que les premières étoiles qui se sont formées dans l'Univers étaient très différentes de celles que nous voyons aujourd'hui. Lorsqu'elles sont apparues il y a 13,5 milliards d'années, elles ne contenaient que de l'hydrogène et de l'hélium, les éléments chimiques les plus simples de la nature.

Ces étoiles, dont on pense qu'elles étaient des dizaines ou des centaines de fois plus massives que notre Soleil, sont rapidement mortes dans de puissantes explosions appelées supernovae, enrichissant pour la première fois le gaz environnant d'éléments plus lourds.

Les générations suivantes d'étoiles sont nées de ce gaz enrichi et ont éjecté des éléments plus lourds en mourant à leur tour. Mais les toutes premières étoiles ont disparu depuis longtemps.

Comment les chercheurs peuvent-ils en savoir plus à leur sujet ? "Les étoiles primordiales peuvent être étudiées indirectement en détectant les éléments chimiques qu'elles ont dispersés dans leur environnement après leur mort", explique Stefania Salvadori, professeur associé à l'université de Florence et coauteur de l'étude.

Grâce aux données recueillies par le VLT de l'ESO au Chili, l'équipe a découvert trois nuages de gaz très éloignés, observés lorsque l'Univers n'avait que 10 à 15 % de son âge actuel, et dont l'empreinte chimique correspond à ce que l'on attend des explosions des premières étoiles.

En fonction de la masse de ces premières étoiles et de l'énergie de leurs explosions, ces premières supernovae ont libéré différents éléments chimiques tels que le carbone, l'oxygène et le magnésium, qui sont présents dans les couches externes des étoiles.

Mais certaines de ces explosions n'étaient pas assez énergiques pour expulser des éléments plus lourds comme le fer, qui ne se trouve que dans le cœur des étoiles.

Étant donné que la présence de fer dans les nuages de gaz résultants ne permettrait pas de s'assurer que le matériau est vraiment vierge, l'équipe a recherché uniquement des nuages de gaz lointains pauvres en fer mais riches en autres éléments, vestiges d'explosions de moindre énergie.

C'est ce qu'ils ont trouvé : trois nuages lointains de l'Univers primitif contenant très peu de fer mais beaucoup de carbone et d'autres éléments - l'empreinte digitale des explosions des toutes premières étoiles.

Cette composition chimique particulière a également été observée dans de nombreuses vieilles étoiles de notre galaxie, que les chercheurs considèrent comme des étoiles de deuxième génération qui se sont formées directement à partir des "cendres" des premières.

Cette nouvelle étude a permis de trouver de telles cendres dans l'Univers primitif, ajoutant ainsi une pièce manquante à ce puzzle. "Notre découverte ouvre de nouvelles perspectives pour étudier indirectement la nature des premières étoiles, complétant ainsi les études sur les étoiles de notre galaxie", explique Stefania Salvadori.

Pour détecter et étudier ces nuages de gaz lointains, l'équipe a utilisé des balises lumineuses appelées quasars, des sources très brillantes alimentées par des trous noirs supermassifs situés au centre de galaxies lointaines.

Lorsque la lumière d'un quasar se propage dans l'Univers, elle traverse des nuages de gaz où différents éléments chimiques laissent une empreinte sur la lumière . (ESO)

VOUS POURRIEZ AUSSI ÊTRE INTÉRESSÉ PAR

Des astronomes révèlent un nouveau lien entre l'eau et la formation des planètes

Des chercheurs ont découvert de la vapeur d'eau dans le disque qui entoure une jeune étoile, à l'endroit précis où des planètes pourraient se former.

Une cicatrice métallique découverte sur une étoile cannibale

Lorsqu'une étoile comme notre Soleil arrive en fin de vie, elle peut absorber les planètes et les astéroïdes qui l'entourent et qui sont nés avec elle.