Lumière d’étoile, étoile brillante, à quelle distance tu regardes ce soir.
Les astronomes ont annoncé mercredi la découverte de l’étoile la plus lointaine et la plus ancienne jamais vue, un point de lumière qui a brillé il y a 12,9 milliards d’années, soit tout juste 900 millions d’années après le Big Bang qui a donné naissance à l’univers.
Cela signifie que la lumière de l’étoile a parcouru 12,9 milliards d’années-lumière pour atteindre la Terre.
La découverte faisait partie des efforts utilisant le Le télescope spatial Hubble pour rechercher certaines des galaxies les plus éloignées et les plus anciennes de l’univers. Par une heureuse coïncidence, les astronomes ont pu discerner un seul système stellaire dans l’une de ces galaxies.
“C’était une surprise inattendue de trouver quelque chose d’aussi petit”, a déclaré Brian Welch, étudiant diplômé de l’Université Johns Hopkins de Baltimore, auteur de un article publié mercredi dans la revue Nature qui décrit la découverte.
Habituellement, les objets éloignés sont beaucoup trop sombres pour être vus. Mais La théorie de la relativité générale d’Einstein, qui décrit comment la gravité plie l’espace, offre une solution de contournement pratique. Un amas de galaxies massif assez proche de nous peut agir comme une lentille pour amplifier la lumière d’étoiles et de galaxies beaucoup plus éloignées derrière lui.
Une enquête à l’aide du télescope spatial Hubble a examiné 41 amas de galaxies. “Lorsque vous regardez un tas d’amas de galaxies vraiment massifs, il y a de fortes chances que vous puissiez trouver des objets vraiment très grossis derrière eux”, a déclaré M. Welch.
En savoir plus sur le télescope spatial James Webb
Après avoir parcouru près d’un million de kilomètres, le télescope spatial James Webb est arrivé à destination. Il passera des années à observer le cosmos.
L’amas de galaxies amplifie généralement la luminosité de l’objet derrière lui jusqu’à un facteur de 10, a déclaré M. Welch.
Cependant, la lumière n’est pas agrandie uniformément. Les ondulations dans l’espace-temps peuvent créer des points lumineux, tout comme les ondulations à la surface d’une piscine créent des motifs de points lumineux au fond de la piscine. En examinant l’une des galaxies lointaines agrandies, les astronomes ont découvert qu’un point de lumière s’alignait avec l’une des ondulations et que son éclat était multiplié par mille ou plus.
“La galaxie est en quelque sorte étirée dans ce long arc en forme de croissant”, a déclaré M. Welch. “Et puis l’étoile n’est qu’un élément de cela.”
Parce que l’univers est en expansion, les objets les plus éloignés s’éloignent plus rapidement. Cela déplace la fréquence de la lumière vers des longueurs d’onde plus longues. L’étoile repérée par M. Welch et ses collègues possède ce que les astronomes appellent un décalage vers le rouge de 6,2, bien supérieur au précédent détenteur du record de l’étoile unique la plus éloignée. Cette étoile, signalée en 2018, avait un décalage vers le rouge de 1,5, correspondant à l’âge d’environ quatre milliards d’années de l’univers.
Les chercheurs ont surnommé la nouvelle étoile Earendel – vieil anglais pour « étoile du matin ». S’il s’agit d’une seule étoile, les astronomes estiment qu’elle est grosse, environ 50 fois la masse de notre soleil. Il pourrait également s’agir d’un système de deux étoiles ou plus.
L’alignement d’Earendel et de l’amas de galaxies persistera pendant des années, donc Earendel sera l’une des cibles au cours de la première année d’observations par le nouveau lanceur Télescope spatial James Webbqui a un miroir plus grand que Hubble et recueille la lumière aux longueurs d’onde infrarouges plus longues.
Les observations de Webb pourront mesurer la luminosité sur un spectre de longueurs d’onde. Cela aidera les astronomes à déterminer la température de l’étoile. “Nous avons vraiment besoin de ce spectre pour dire avec une sorte de certitude absolue qu’il s’agit d’une étoile par opposition à un autre type d’objet”, a déclaré M. Welch.
M. Welch a déclaré que des observations ultérieures plus détaillées de Webb pourraient identifier la composition d’Earendel. Le Big Bang n’a produit que les éléments les plus légers, comme l’hydrogène et l’hélium. On s’attend donc à ce que les premières étoiles contiennent des concentrations plus faibles d’éléments plus lourds, qui sont créés par des réactions de fusion au sein des étoiles et dans les explosions d’étoiles mourantes. L’hypothèse actuelle est qu’avec moins d’éléments les plus lourds, plus d’étoiles primitives auraient dû être grandes et brillantes.
“On dirait qu’il fait assez chaud et assez massif”, a déclaré Steven Finkelstein, un astronome de l’Université du Texas à Austin qui n’a pas participé à la recherche, à propos d’Earendel.
Pourtant, cette seule étoile ne suffirait pas à prouver le cas d’étoiles plus grandes dans l’univers primitif. “Mais cela soutient certainement cela”, a déclaré le Dr Finkelstein. “Si vous commencez à en accumuler un grand nombre, et que beaucoup d’entre eux semblent être assez massifs, alors les preuves deviendront de plus en plus fortes que les étoiles plus massives sont la norme dans l’univers lointain.”
Le télescope Webb devrait également être capable de trouver d’autres étoiles agrandies éloignées comme Earendel, bien qu’il reste à voir combien sont fortuitement alignées avec une lentille gravitationnelle. Il pourrait même être capable de repérer certaines des étoiles à un décalage vers le rouge entre 10 et 20, correspondant à une période comprise entre 100 millions et 500 millions d’années après le Big Bang.
“Ce qui est juste dans cette fenêtre quand nous pensons que les premières étoiles se forment”, a déclaré le Dr Finkelstein.
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