C’est la détection la plus lointaine d’une étoile à ce jour, 900 millions d’années après le big bang. Les astronomes ont surnommé l’étoile Earendel, dérivé d’un vieil anglais qui signifie « étoile du matin » ou « lumière montante ».
Cette observation bat le record établi par Hubble en 2018 lorsqu’il a observé une étoile qui existait lorsque l’univers avait environ quatre milliards d’années. Earendel est si éloigné que la lumière des étoiles a mis 12,9 milliards d’années pour nous atteindre.
Cette observation d’Earendel pourrait aider les astronomes à enquêter sur les premières années de l’univers.
« Alors que nous scrutons le cosmos, nous regardons également en arrière dans le temps, de sorte que ces observations à haute résolution extrême nous permettent de comprendre les éléments constitutifs de certaines des toutes premières galaxies », a déclaré le co-auteur de l’étude Victoria Strait, une recherche postdoctorale au Cosmic Dawn Center à Copenhague, dans un communiqué.
« Lorsque la lumière que nous voyons d’Earendel a été émise, l’Univers avait moins d’un milliard d’années ; seulement 6 % de son âge actuel. À cette époque, il était à 4 milliards d’années-lumière de la proto-Voie lactée, mais pendant la presque 13 milliards d’années qu’il a fallu à la lumière pour nous atteindre, l’Univers s’est élargi de sorte qu’il se trouve maintenant à 28 milliards d’années-lumière. »
Les étoiles que nous voyons dans le ciel nocturne existent toutes dans notre propre galaxie, la Voie lactée. Des télescopes incroyablement puissants ne peuvent voir que des étoiles individuelles dans les galaxies les plus proches. Mais les galaxies lointaines ressemblent à un flou de la lumière mélangée des milliards d’étoiles qu’elles contiennent.
Mais la lentille gravitationnelle, qui a été prédite par Albert Einstein, permet de regarder plus profondément dans l’univers lointain. La lentille gravitationnelle se produit lorsque des objets proches agissent comme une loupe pour des objets distants. La gravité déforme et amplifie essentiellement la lumière des galaxies d’arrière-plan éloignées.
Lorsque la lumière passe à proximité d’objets massifs, elle suit une courbe autour de cet objet. Si cet objet se trouve entre la Terre (ou dans ce cas, Hubble) et la source de lumière distante, il peut en fait dévier et envoyer la lumière vers nous, agissant comme une lentille pour amplifier son intensité.
De nombreuses galaxies lointaines ont été trouvées de cette façon.
Dans ce cas, l’alignement d’un amas massif de galaxies a agi comme une loupe et intensifié la lumière d’Earendel des milliers de fois. Cette lentille gravitationnelle, combinée à neuf heures d’observation sur Hubble et une équipe internationale d’astronomes, a créé l’image record.
« Normalement, à ces distances, des galaxies entières ressemblent à de petites taches, avec la lumière de millions d’étoiles qui se mélangent », a déclaré l’auteur principal Brian Welch, astronome à l’Université Johns Hopkins de Baltimore, dans un communiqué. « La galaxie abritant cette étoile a été agrandie et déformée par la lentille gravitationnelle en un long croissant que nous avons nommé l’arc du lever du soleil. »
Pour s’assurer qu’il s’agit bien d’une seule étoile, plutôt que de deux étoiles très proches l’une de l’autre, l’équipe de recherche utilisera le télescope spatial James Webb récemment lancé pour observer Earendel. Webb pourrait également révéler la température et la masse de l’étoile.
« Avec James Webb, nous pourrons confirmer qu’Earendel n’est bien qu’une étoile, et en même temps quantifier de quel type d’étoile il s’agit », a déclaré le co-auteur de l’étude, Sune Toft, responsable du Cosmic Dawn Center et professeur au Niels. Bohr Institute à Copenhague, dans un communiqué. « Webb nous permettra même de mesurer sa composition chimique. Potentiellement, Earendel pourrait être le premier exemple connu de la première génération d’étoiles de l’Univers. »
Les astronomes veulent en savoir plus sur la composition de l’étoile car elle s’est formée peu de temps après le début de l’univers, bien avant que l’univers ne soit rempli d’éléments lourds créés par la mort d’étoiles massives.
Webb pourrait révéler si Earendel est en grande partie constitué d’hydrogène et d’hélium primordiaux, ce qui en fait une étoile de la population III – les étoiles supposées exister peu de temps après le big bang.
« Earendel existait il y a si longtemps qu’il n’avait peut-être pas toutes les mêmes matières premières que les étoiles qui nous entourent aujourd’hui », a déclaré Welch. « L’étude d’Earendel sera une fenêtre sur une ère de l’univers avec laquelle nous ne sommes pas familiers, mais qui a conduit à tout ce que nous savons. C’est comme si nous avions lu un livre vraiment intéressant, mais nous avons commencé avec le deuxième chapitre, et maintenant nous aurons l’occasion de voir comment tout a commencé. »
Et le télescope Webb pourrait aider les astronomes à trouver des étoiles encore plus éloignées que celles que Hubble peut trouver.
« Avec Webb, nous pourrions voir des étoiles encore plus loin qu’Earendel, ce qui serait incroyablement excitant », a déclaré Welch. « Nous irons aussi loin que possible. J’aimerais voir Webb battre le record de distance d’Earendel. »
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