Les astronomes utilisant le télescope James Webb ont peut-être découvert certaines des premières étoiles de l’univers et pourraient offrir des indices sur la formation des galaxies. En utilisant le Télescope spatial James Webb (JWST) et un phénomène prédit pour la première fois par Albert Einstein, les scientifiques ont repéré les premières étoiles, connues sous le nom d’étoiles de la population III, dans un amas lointain appelé LAP1-B, situé à 13 milliards d’années-lumière de la Terre. Ils ont décrit leurs résultats le 27 octobre dans Les lettres du journal astrophysique.
Étoiles de la population III, parfois appelées étoiles sombressont théoriquement parmi les premières étoiles formées après le Big Bang il y a environ 13,8 milliards d’années. Selon cette théorie, l’hydrogène et l’hélium combinés avec matière noirecréant des étoiles gargantuesques d’un million de fois la masse du soleil et un milliard de fois plus brillantes que notre étoile.
Par exemple, les spectres des étoiles, qui montrent leur composition en fonction de la lumière qu’elles absorbent et émettent, présentaient des raies d’émission suggérant de nombreux photons de haute énergie, ce qui est cohérent avec les prédictions de la population III. Les spectres suggèrent également que les étoiles sont très grandes – chacune de l’ordre de 100 masses solaires – et que la masse des étoiles répond à certains calculs théoriques.
« Si Pop III est effectivement détecté, il s’agit de la première détection de ces étoiles primordiales », a déclaré Visbal à Live Science.
Cependant, JWST était soupçonné d’avoir déjà vu des étoiles de la population III, a noté l’équipe dans l’étude. Par exemple, une recherche évaluée par des pairs en mars 2024 a suggéré que le télescope avait repéré des dans la galaxie GN-z11 qui s’est formé seulement 430 millions d’années après l’univers lui-même.
La nouvelle étude soutient cependant que la détection de LAP1-B est la seule qui répond à trois conditions théoriques pour les étoiles de la population III : elle s’est formée dans un environnement à faible métallicité (hydrogène et hélium) avec une température adaptée à la formation d’étoiles ; les étoiles se sont formées en amas de faible masse avec seulement quelques très grandes étoiles présentes ; et l’amas répond aux conditions mathématiques de la fonction de masse initiale, ou de la façon dont les masses des étoiles ont été réparties au sein d’une population lors de leur formation.
JWST était essentiel pour les observations car son miroir de 6,5 mètres (21 pieds) lui permet de capturer des objets faibles à des distances incroyables, a déclaré Visbal. Mais ce qui a aidé LAP1-B à apparaître est un phénomène appelé lentille gravitationnelle, qui se produit lorsqu’un objet très massif, tel qu’une galaxie, courbe l’espace-temps autour de lui alors qu’un objet d’arrière-plan se trouve juste au bon endroit. Lorsque la lumière de l’objet d’arrière-plan distant traverse la « déformation » créée par l’objet de premier plan, la lumière d’arrière-plan est déformée en anneaux ou en arcs. Ce phénomène est parfois appelé Bague Einsteincar cela confirme ce qu’Einstein avait suggéré il y a plus d’un siècle.
Dans ce cas, LAP1-B est devenu visible lorsqu’un amas de galaxies plus proche, appelé MACS J0416, est passé devant lui et a « lentille » la lumière de LAP1-B.
JWST a également permis d’observer les raies d’émission des étoiles, qui étaient initialement émises dans les longueurs d’onde ultraviolettes, puis s’étiraient dans les longueurs d’onde infrarouges en raison de l’expansion de l’univers, a déclaré Visbal. JWST est optimisé pour les observations infrarougespermettant aux étoiles d’être visibles.
Outre la nouveauté de la découverte d’étoiles, LAP1-B permet de montrer comment les galaxies ont évolué, a déclaré Visbal. Parce que les étoiles de la population III devraient se former dans de petites structures de matière noire qui constituaient également des éléments constitutifs de galaxies plus grandes, « elles nous apprennent les premiers stades de la formation et de l’évolution des galaxies – par exemple, comment les métaux polluent l’hydrogène et l’hélium initialement vierges ».
