0 
0 L’astrophysicienne Andrea Saccardi de l’Observatoire de Paris et ses collègues italiens ont détecté trois nuages de gaz lointains dont la composition chimique correspond à ce que nous attendons des premières explosions stellaires
, ont-il expliqué dans un communiqué émis par l’ESO.
« Nous avons pu identifier les traces chimiques des explosions des premières étoiles dans des nuages de gaz très lointains. »
Il faut savoir que quelques instants après le big bang, les seuls éléments présents dans l’Univers étaient les trois plus légers : l’hydrogène, l’hélium et de très petites traces de lithium.
Les autres éléments plus lourds se sont formés beaucoup plus tard, lors de la formation des premières étoiles.
Ces résultats nous rapprochent de la compréhension de la nature des premières étoiles qui se sont formées après le big bang
, note l’ESO dans un communiqué.
Repères
Notre Univers est en expansion et il s’agrandit chaque seconde. Ainsi, l’espace entre les galaxies s’étire, comme une pâte à pain qui monte dans le four. Il faut savoir qu’il existe au moins 2000 milliards de galaxies dans l’Univers et que des milliards d’étoiles entourées de milliards de planètes se trouvent dans ces galaxies.
Au début du cosmos
Les astrophysiciens s’accordent pour penser que les premières étoiles qui se sont formées dans l’Univers étaient très différentes de celles que nous observons de nos jours.
Celles qui sont nées il y a environ 13,5 milliards d’années ne contenaient que les éléments chimiques les plus simples de la nature.
Puis ces premières étoiles, qui devaient être des dizaines ou des centaines de fois plus massives que notre Soleil, sont rapidement mortes dans de puissantes explosions appelées supernovas, enrichissant pour la première fois le gaz environnant d’éléments plus lourds.
Les étoiles qui sont apparues par la suite de ce gaz enrichi ont éjecté des éléments plus lourds en mourant à leur tour.
Mieux cerner le cycle de vie des premières étoiles n’est pas une mince tâche, puisqu’elles ont disparu depuis des milliards d’années. Comment peut-on alors les étudier? Les étoiles primordiales peuvent être étudiées indirectement en détectant les éléments chimiques qu’elles ont dispersés dans leur environnement après leur mort
, ajoute Stefania Salvadori, professeure associée à l’Université de Florence et coauteure de l’étude.
C’est le défi qu’ont réalisé les scientifiques italiens à l’aide des informations recueillies avec le TGT.
Le groupe a ainsi mis au jour trois nuages de gaz très éloignés, observés lorsque l’Univers n’avait que 10 à 15 % de son âge actuel. Cette empreinte chimique
montre que ces premières étoiles devenues supernovas ont libéré différents éléments chimiques tels que le carbone, l’oxygène et le magnésium, qui sont présents dans les couches externes des étoiles
. Ces explosions fossiles
n’étaient pas assez énergiques pour expulser des éléments plus lourds comme le fer, qui ne se trouve que dans le cœur des étoiles
.
À lire aussi :
Des vestiges moins énergiques
Étant donné que la présence de fer dans les nuages de gaz résultants ne permettait 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 d’autres éléments, vestiges d’explosions de moindre énergie
, dit le communiqué. Et c’est exactement ce qu’elle a réussi à trouver dans ces trois nuages lointains de l’Univers primitif : très peu de fer, mais beaucoup de carbone et d’autres éléments, ce qui correspond à l’empreinte des explosions des toutes premières étoiles.
Cette empreinte chimique distincte a également été observée dans de nombreuses vieilles étoiles de la Voie lactée, que les chercheurs considèrent comme des étoiles de deuxième génération qui se sont formées directement à partir des cendres des premières
.
Les présents travaux, publiés dans l’Astrophysical Journal (Nouvelle fenêtre) (en anglais), ont permis de trouver de telles cendres dans l’Univers primitif.
« Notre découverte ouvre de nouvelles perspectives pour étudier indirectement la nature des premières étoiles, complétant ainsi les études sur les étoiles de notre galaxie. »
Cette illustration montre comment les astronomes peuvent analyser la composition chimique de nuages de gaz lointains en utilisant la lumière d’un objet d’arrière-plan, tel qu’un quasar, comme balise.
Photo : ESO/L. Calçada
Des quasars utilisés comme balises
<
p class= »e-p »>L’exploit de découvrir ces traces fossiles dans les nuages de gaz lointains a été réalisé grâce à des quasars qui ont servi de balises lumineuses. Les quasars sont 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
, expliquent les scientifiques, qui ont analysé les données de plusieurs quasars observés avec l’instrument X-shooter du TGT. X-shooter décompose la lumière en une gamme extrêmement large de longueurs d’onde, ou de couleurs, ce qui en fait un instrument unique permettant d’identifier de nombreux éléments chimiques différents dans ces nuages lointains
, note l’ESO.
Dans les prochaines années, la prochaine génération de télescopes et d’instruments, dont le Télescope géant européen qui doit entrer en fonction en 2027, permettra d’analyser dans le détail un grand nombre de ces rares nuages de gaz, et nous pourrons enfin découvrir la nature mystérieuse des premières étoiles
, souligne Valentina D’Odorico, chercheuse à l’Institut national d’astrophysique en Italie et coauteure de l’étude.
