Les premières stars de l’univers ont peut-être été beaucoup plus petites que nous ne le pensions, de nouveaux indices de recherche – expliquant peut-être pourquoi il est si difficile de trouver des preuves qu’ils ont jamais existé.
Selon la nouvelle recherche, la première génération d’étoiles avait une histoire difficile. Ces étoiles sont devenues dans un environnement violent: à l’intérieur d’un énorme nuage de gaz fouettant avec des turbulences à vitesse supersonique à des vitesses cinq fois la vitesse du son (comme mesuré dans l’atmosphère de la Terre).
Une simulation qui sous-tend les nouvelles recherches a également montré que les gaz se regroupaient en bosses et bosses qui semblaient annoncer une étoile à venir. Le nuage s’est séparé, créant des morceaux à partir desquels des grappes d’étoiles semblaient prêtes à émerger. Un nuage de gaz s’est finalement installé dans les bonnes conditions pour former une étoile huit fois la masse de notre Soleil – beaucoup plus petite que les gémités de la masse 100 solaires que les chercheurs imaginaient auparavant dans notre premier univers.
Ces résultats suggèrent que les premières étoiles supergiantes de l’histoire peuvent être devenues dans des réseaux stellaires – pas dans un splendide isolement, comme cela le pensait précédemment.
« Avec la présence de turbulences supersoniques, le nuage se fragmente en plusieurs amas plus petits, conduisant à la formation de plusieurs étoiles moins massives à la place », chercheur principal Ke-Jung Chenun chercheur à l’Institut universitaire de Sinica d’astronomie et d’astrophysique à Taïwan, a déclaré à LiveScience par e-mail.
Cet aperçu de notre première histoire est crucial pour apprendre les origines de notre galaxie, ainsi que notre système solaire.
« Ces premières stars ont joué un rôle crucial dans la formation des premières galaxies, qui ont finalement évolué en systèmes comme notre propre Voie lactée », a écrit Chen. Avec ce nouveau modèle en main, a-t-il ajouté, de nouvelles observations peuvent apporter la recherche plus loin, en étudiant le Starbirth et la formation de galaxies en utilisant les modèles informatiques et la NASA Télescope spatial James Webb.
Simulation de l’univers
Les chercheurs ont généré leur nouvelle compréhension des premières étoiles en utilisant le Code de simulation Gizmoqui est utilisé pour étudier les phénomènes astronomiques allant des trous noirs aux champs magnétiques, et un projet appelé illustristng qui s’est précédemment démontré reproduire avec précision la formation de la galaxie. Leur objectif était d’étudier les conditions de notre cosmos quelques centaines de millions d’années après le Big Bang, il y a 13,8 milliards d’années.
Compte tenu de l’échelle de l’univers, la simulation s’est concentrée sur une seule zone: une structure dense, environ 10 millions de fois la masse de notre soleil, appelé un minihalo de matière noire. (Matière noire constitue la plupart des trucs de notre univers, mais n’interagit pas avec la lumière et ne peut pas être détecté par des télescopes. Nous pouvons cependant déduire la présence de matière noire à travers son effet gravitationnel sur d’autres objets.)
Les chercheurs ont examiné comment les particules de gaz se déplaçaient dans des régions d’espace relativement petites à l’intérieur du halo, chaque région mesurant environ trois années-lumière. Les simulations ont montré que la matière noire minihalo attire le gaz par une pure gravité et, ce faisant, génère à la fois des turbulences à vitesse supersonique et des nuages de nuages de gaz. La violence faisait donc partie de la création d’étoiles précoces.
Cet environnement traumatisant a créé un autre effet secondaire: il y avait moins d’énormes étoiles que nous ne l’avons imaginé auparavant. Des recherches antérieures avaient suggéré que nous aurions pu avoir des étoiles précoces de plus de 100 masses solaires chacune. Finalement, ces vieilles étoiles auraient explosé comme des supernovas, laissant derrière lui des restes traçables que les nouvelles étoiles incorporeraient à mesure qu’elles grandissaient.
Les étoiles plus récentes, cependant, ne montrent aucune signature chimique d’anciens géants à l’intérieur – montrant qu’une première génération d’énormes étoiles peut avoir été en effet rare.
L’équipe de Chen n’est pas encore terminée. Ils utilisent maintenant les halos de la matière noire pour voir comment les turbulences supersoniques fonctionnaient plus généralement dans l’univers au début, d’autant plus que les premières étoiles se sont révélées à l’ère il y a plus de 13 milliards d’années, appelées «l’aube cosmique».
« Cet article fait partie d’un effort de collaboration visant à comprendre l’aube cosmique en étudiant la formation et l’évolution des premières stars », a déclaré Chen.
Le prochain ensemble de simulations peut également inclure des champs magnétiques, a-t-il ajouté. Nous pouvons voir dans les galaxies aujourd’hui que la turbulence supersonique stimule les champs magnétiques et influence la formation d’étoiles; Il se peut très bien que le magnétisme soit tout aussi crucial pour la formation de star dans l’univers précoce.
L’équipe de Chen a publié ses résultats le 30 juillet dans la revue Lettres de journal astrophysique.
