La flèche indique la localisation de l'étoile Earendel mais il s'agit ici d'une image prise avec Hubble. © Sciences : Nasa, ESA, Brian Welch (JHU), Dan Coe (STScI), traitement de l'image : Nasa, ESA, Alyssa Pagan (STScI)

James-Webb scrute Earendel, l’étoile la plus lointaine connue

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[EN VIDÉO] Comprendre la mission du télescope spatial James Webb en une minute
  Le James Webb Space Telescope, nouveau fleuron de l’observation spatiale, sera lancé le 18 décembre depuis Kourou, en Guyane. Après un voyage de 29 jours, il atteindra le point de Lagrange L2, dans la direction opposée au Soleil. Avec son miroir plus large que celui d’Hubble, dont il est considéré comme le successeur, le JWST pourra observer galaxies, planètes, nébuleuses et étoiles pour en apprendre plus sur l’histoire de l’Univers. 

Nous sommes incontestablement entrés dans l’ère du télescope spatial James-Webb (JWST) et elle s’annonce plus brillante encore que celle ouverte il y a une trentaine d’années avec le télescope Hubble. On attend notamment du JWST qu’il nous éclaire sur ce qui s’est passé peu après la fin des âges sombres auxquels a succédé la « renaissance cosmique », encore appelée l’Aube cosmique, qui est l’époque de ré-ionisation (EoR), lorsque des sources lumineuses puissantes – dont l’origine n’est pas encore connue avec certitude – ont commencé à ré-ioniser de façon importante les atomes neutres qui s’étaient formés en quelques milliers d’années, environ 380.000 ans après le Big Bang.

L’astronome Michelle Thaller nous explique dans cette vidéo ce qu’est l’Aube cosmique, période de ré-ionisation, que va permettre d’étudier le James-Webb et pas que lui. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l’écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nasa Goddard Space Flight Center

La date précise du début de la ré-ionisation est sujette à débat, et tout ce que l’on peut dire c’est qu’elle s’est produite entre 100 et 400 millions d’années après le Big Bang. Avant, tout au début, aucune étoile n’existait encore, mais pendant l’EoR on a des raisons de penser que celles qui se formaient et brillaient étaient très massives, au moins de 50 à 100 millions de masses solaires. On parle de ces astres en termes d’étoiles de population III, tout comme un bébé de 3 mois est plus âgé qu’un bébé d’un mois.

Une étoile presque de population III ?

La théorie de l’évolution stellaire nous dit que ces étoiles ont vécu un million d’années tout au plus, produisant par nucléosynthèse stellaire pour la première fois dans l’Univers observable des noyaux plus lourds que le lithium, qu’elles vont ensuite disperser dans le jeune cosmos en explosant en supernovae. Ce faisant, elles vont modifier la composition des nuages où de nouvelles étoiles peuvent naître par effondrement gravitationnel, favorisant par la suite l’apparition d’étoiles moins massives, de sorte que plus d’un milliard d’années après le Big Bang, il est devenu impossible d’observer des étoiles avec toutes les caractéristiques de celles de population III.

Les explications de l’astronome Michelle Thaller à propos des étoiles de population III et d’Earendel. © Space.com

Il est toutefois possible que l’étoile à la distance record découverte récemment avec le télescope Hubble et dont Futura avait parlé avec quelques détails dans le précédent article ci-dessous, Earendel, soit une des dernières étoiles de population III nées moins d’un milliard d’années après le Big Bang (ou pour le moins leur ressemble beaucoup), ou beaucoup plus probablement, comme l’explique l’astronome Michelle Thaller, hélas en anglais dans la vidéo ci-dessus, un exemple d’étoiles très peu différentes par leur composition et propriétés, nées juste après elles.

Rappelons qu’elle n’a été débusquée qu’avec l’aide d’une lentille gravitationnelle, c’est-à-dire l’effet de grossissement (en l’occurrence d’un facteur d’au moins 1.000) provoqué par le champ de gravitation d’un amas de galaxies s’interposant entre Earendel et Hubble, déviant les rayons lumineux comme le ferait une loupe.

Les calculs ont alors indiqué que Earendel devait contenir au moins 50 masses solaires et qu’elle était observée alors que l’Univers n’avait qu’environ que 900 millions d’années.

Récemment, la première image montrant Earendel a été publiée sur Twitter.

Hubble bat tous les records de l’étoile la plus lointaine jamais observée

Article de Laurent Sacco publié le 03/04/2022

Le télescope spatial Hubble vient de montrer que l’on pouvait toujours compter sur lui pour établir un record de distance en ce qui concerne des astres de l’Univers lointain, avant la mise en service du télescope James-Webb. La Nasa vient en effet d’annoncer qu’il avait imagé la plus lointaine étoile connue à ce jour, telle qu’elle était il y a 12,9 milliards d’années.

Elle s’appelle Earendel et on pourrait penser que c’est une variation du nom d’Eärendil, un des personnages elfiques créé par l’écrivain britannique J. R. R. Tolkien et qui est évoqué dans Le Seigneur des anneaux. La Nasa explique toutefois que c’est un vieux terme anglais signifiant « étoile du matin ». Mais, pour nous, c’est avant tout une étoile observée alors que l’Univers n’avait que 7 % de son âge, ce qui veut dire que les photons qui ont été collectés avec le télescope Hubble ont mis 12,9 milliards d’années pour le rejoindre.

L’étoile la plus lointaine connue à ce jour

C’est en fait l’étoile la plus éloignée jamais découverte à ce jour et comme certaines des galaxies lointaines qui, en leur temps, battaient des records de distance grâce au télescope Hubble, les astrophysiciens ont profité de l’effet de lentille gravitationnelle d’une distribution importante de masse pour faire un zoom supplémentaire que ne permettait pas de faire seul cet œil sur orbite de la noosphère. En l’occurrence, c’est l’amas de galaxies WHL0137-08 qui a permis de pulvériser le précédent record pour une étoile solitaire. En effet, Hubble avait alors réussi à plonger son regard dans une époque où le cosmos observable n’avait que 4 milliards d’années.

Vidéo extraite du documentaire « L’Odyssée de la Lumière ». Dans le vide, la lumière se déplace habituellement en ligne droite. Mais dans un espace déformé par un corps céleste massif, comme une galaxie, cette trajectoire est déviée ! Ainsi, une source lumineuse située en arrière d’une galaxie a une position apparente différente de sa position réelle : c’est le phénomène de mirage gravitationnel. © CEA, Animea

La découverte est aujourd’hui publiée via un article dans le journal Nature, où l’on apprend également que Earendel était une étoile d’au moins 50 fois la masse du Soleil, ce qui en fait l’une des plus massives connues. Toutefois, la théorie de la structure et de l’évolution stellaire nous dit aussi que ce genre d’étoile ne peut vivre que quelques millions d’années tout au plus. Elle a certainement explosé en supernova SN II il y a très longtemps, laissant derrière elle un astre compact qui doit être une étoile à neutrons ou un trou noir stellaire.

Pour nous, elle est toujours bien présente et elle sera certainement étudiée plus en détail dans un futur proche avec le télescope James-Webb.

Hubble a battu un nouveau record, comme l’explique cette vidéo. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l’écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nasa’s Goddard Space Flight Center

Earendel, une étoile de la population de type III ?

Les données que collectera le James-Webb vont déjà servir à préciser la nature et les propriétés de Earendel car même si la lentille gravitationnelle produite par l’amas de galaxie nous a déjà permis d’en estimer certaines, comme sa température, sa masse et son rayon, il reste des incertitudes à ce sujet. En fait, Earendel pourrait être une étoile double par exemple.

La perspective la plus intéressante serait que l’on soit devant une étoile formée à partir du gaz quasiment pur du Big Bang, c’est-à-dire un mélange d’hydrogène et d’hélium qui n’aurait presque pas été changé par la production de noyaux plus lourds, de carbone et d’oxygène notamment, dans les toutes premières étoiles. On pense que celles-ci devaient être différentes et notamment plus massives que les étoiles qui se sont formées dans les galaxies des milliards d’années après. Ainsi, Earendel pourrait beaucoup ressembler à ces étoiles primitives que l’on dit appartenir à une population de type III, car très ancienne.

Le Soleil fait partie des étoiles de la population de type I et les étoiles plus anciennes que 10 milliards d’années, peu massives donc à longue vie, que l’on trouve dans les amas globulaires ou les halos stellaires des galaxies font, elles, partie des populations de type II.

L’astrophysicien Rogier Windhorst nous parle de sa découverte d’Earendel et des populations d’étoiles. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l’écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © ASU School of Earth and Space Exploration

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