Le télescope James Webb a découvert les signatures chimiques des plus grandes étoiles de l'univers

Le télescope spatial James Webb a aidé les astronomes à découvrir les premières signatures chimiques d'étoiles supermassives, les "monstres du ciel" qui brûlaient avec l'éclat de millions de soleils dans l'univers primitif.

Jusqu'à présent, les plus grandes étoiles observées n'importe où avaient une masse d'environ 300 fois celle de notre Soleil. Mais l'étoile supermassive décrite dans la nouvelle étude aurait une masse comprise entre 5 000 et 10 000 soleils.

L'équipe de chercheurs européens à l'origine de l'étude avait précédemment théorisé l'existence d'étoiles supermassives en 2018 pour tenter d'expliquer l'un des plus grands mystères de l'astronomie. Pendant des décennies, les astronomes ont été intrigués par l'énorme diversité de la composition des différentes étoiles rassemblées dans des amas dits globulaires.

Ces amas, pour la plupart très anciens, peuvent contenir des millions d'étoiles dans un espace relativement restreint. Les progrès de l'astronomie ont révélé un nombre croissant d'amas globulaires, qui seraient le chaînon manquant entre les premières étoiles de l'univers et les premières galaxies.

Notre galaxie, la Voie lactée, qui compte plus de 100 milliards d'étoiles, compte environ 180 amas globulaires. Mais la question demeure : pourquoi les étoiles de ces amas possèdent-elles une telle variété d'éléments chimiques, alors qu'elles sont probablement toutes nées à peu près au même moment, à partir du même nuage de gaz ?

De nombreuses étoiles contiennent des éléments dont la production nécessite d'énormes quantités de chaleur, comme l'aluminium, qui nécessite des températures allant jusqu'à 70 millions de degrés Celsius. C'est bien au-dessus de la température que les étoiles sont censées atteindre dans leur noyau, environ 15 à 20 millions de degrés Celsius, ce qui est similaire à la température du Soleil.

Les chercheurs ont donc proposé une solution possible : une étoile supermassive qui explosait est en train de cracher une "pollution" chimique. Ils suggèrent que ces étoiles massives sont nées de collisions successives dans des amas globulaires serrés. Corinne Charbonnel, astrophysicienne à l'Université de Genève et auteur principal de l'étude, a déclaré à l'AFP que "quelque chose comme une graine d'étoile absorbera de plus en plus d'étoiles".

Au final, il deviendra "comme un énorme réacteur nucléaire, alimenté en matière en permanence, qui en rejettera une grande quantité", a-t-elle ajouté. Cette "pollution" éjectée nourrira à son tour les jeunes étoiles en formation, leur donnant une plus grande variété de produits chimiques à mesure qu'elles se rapprochent de l'étoile supermassive, a-t-elle ajouté. Mais l'équipe a encore besoin d'observations pour confirmer sa théorie.

Ils les ont trouvés dans la galaxie GN-z11, qui se trouve à plus de 13 milliards d'années-lumière - la lumière que nous en voyons n'est apparue que 440 millions d'années après le Big Bang. Elle a été découverte par le télescope spatial Hubble en 2015 et détenait jusqu'à récemment le record de la plus ancienne galaxie observée.

Cela en a fait une cible de choix évidente pour le successeur de Hubble en tant que télescope spatial le plus puissant, James Webb, qui a commencé à publier ses premières observations l'année dernière. Webb a offert deux nouveaux indices : l'incroyable densité d'étoiles dans les amas globulaires et, surtout, la présence de grandes quantités d'azote.

La formation d'azote nécessite des températures véritablement extrêmes, qui, selon les chercheurs, ne peuvent être créées que par une étoile supermassive. "Grâce aux données recueillies par le télescope spatial James Webb, nous pensons avoir trouvé le premier indice de l'existence de ces étoiles extraordinaires", a déclaré Charbonnel dans un communiqué, qualifiant également les étoiles de "monstres célestes".

Si plus tôt la théorie de l'équipe était "une sorte de trace de notre étoile supermassive, alors c'est comme trouver un os", a déclaré Charbonnel. "Nous pensons à la tête de la bête derrière tout cela", a-t-elle ajouté.

Mais il y a peu d'espoir que nous puissions un jour observer directement cette bête. Selon les scientifiques, la durée de vie des étoiles supermassives n'est que d'environ deux millions d'années - un moment dans l'échelle de temps cosmique.

Cependant, ils soupçonnent que les amas globulaires existaient il y a environ deux milliards d'années, et ils pourraient encore trouver plus de traces des étoiles supermassives qu'ils auraient pu contenir autrefois.

Lire aussi :

• Une entreprise privée prévoit de redonner vie au télescope spatial Spitzer de la NASA
• Le télescope James Webb a découvert de l'eau autour d'une comète dans la ceinture d'astéroïdes