Africa-Press – Djibouti. Quels sont les astres les plus recherchés de l’Univers ? Sans doute les étoiles dites de « population III ». Ces dernières seraient les premières à s’être allumées seulement quelques dizaines de millions d’années après le Big Bang. Leur rôle crucial dans l’évolution de l’Univers (elles ont contribué à son enrichissement en éléments lourds) rend leur découverte capitale pour l’amélioration des modèles cosmologiques et la compréhension de la nature de la matière noire qui dominait l’Univers lorsqu’elles brillaient. Aujourd’hui, elles demeurent pourtant introuvables. Mais des indices de leur existence sont découverts depuis quelques années comme ce nuage de gaz très pauvre en éléments lourds ou cet étrange reflet d’ultraviolet sur un nuage d’hydrogène. Cette fois, ce sont trois nuages très lointains dont la composition correspond au reliquat de l’explosion de ces étoiles qui ont été dénichés par les équipes du Très Grand Télescope (VLT).
Des étoiles différentes des astres qui brillent dans notre ciel
Les astrophysiciens estiment que les étoiles de population III étaient très différentes des astres qui illuminent le cosmos aujourd’hui : composées d’éléments légers issus du Big Bang (principalement de l’hydrogène et de l’hélium), elles auraient été gigantesques, des centaines de fois plus massives que le Soleil, et n’auraient vécu que quelques millions d’années. Avant de finir leur vie de façon cataclysmique, en hypernovae qui sont de gigantesques explosions, dix fois plus énergétiques que les supernovae classiques. Ces hypernovae auraient ensemencées l’Univers et fournit assez de gaz et de métaux pour former les prochaines générations d’étoiles qui ont à leur tour enrichi en matière leur espace environnant. C’est la trace des éléments chimiques dispersés dans l’espace qui a été découverte.
Observés alors que l’Univers n’avait que 10 à 15% de son âge actuel, ces 3 nuages de gaz ont une composition chimique compatible avec le reliquat de ces hypernovae. Pour le déterminer, les équipes du VLT ont utilisé la lumière de quasars lointains. Les quasars (contraction de quasi stellar astronomical radiosource) sont de puissantes sources de rayonnement situées à des milliards d’années-lumière de la Terre. Elles correspondent aux noyaux de galaxies actives qui hébergent en leur centre des trous noirs supermassifs qui engloutissent la matière qui les entoure : gaz, poussière et même étoiles ! La lumière de ces quasars quand elle traverse les nuages de gaz subit des changements dans son spectre en fonction des éléments chimiques qu’elle croise. C »est ce spectre qui a été étudié à l’aide de l’instrument X-shooter, un spectrographe.
Lorsque la lumière du quasar traverse le nuage de gaz, les éléments chimiques qu’il contient absorbent différentes couleurs ou longueurs d’onde, laissant des lignes sombres dans le spectre du quasar. Chaque élément laisse un ensemble différent de lignes, donc en étudiant le spectre, les astronomes peuvent déterminer la composition chimique du nuage de gaz intermédiaire. Crédit : ESO/L. Calçada.
Des nuages pauvres en fer
Les résultats des mesures qui sont publiés dans l’Astrophysical Journal, indiquent que les trois nuages contiennent très peu de fer mais beaucoup de carbone et d’autres éléments tels que l’oxygène et le magnésium, qui étaient présents dans la couche externe des premières étoiles. Pour les chercheurs pas de doute : ils ont bien retrouvé « l’empreinte digitale des explosions des toutes premières étoiles ». De plus la composition de ces nuages est semblable à celle des étoiles les plus anciennes de la Voie lactée que les chercheurs considèrent comme des étoiles de deuxième génération, formées directement à partir des cendres des premières. Cette nouvelle étude a permis de découvrir de telles cendres dans l’Univers primordial. « Notre découverte ouvre de nouvelles voies pour étudier indirectement la nature des premières étoiles, complétant pleinement les études des étoiles de notre galaxie », conclut, dans un communiqué de l’ESO, Stefania Salvadori, co-autrice de ce travail de recherche.
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