Le télescope spatial Hubble découvre l’étoile connue la plus proche et la plus éloignée

Starlight, étoile brillante, à quelle distance la nuit semble.

Des astronomes ont annoncé mercredi la découverte de l’étoile la plus lointaine et la plus ancienne jamais vue, un point lumineux qui s’est illuminé il y a 12,9 milliards d’années, soit tout juste 900 millions d’années après le Big Bang qui a donné naissance à l’univers.

Cela signifie que la lumière de l’étoile a parcouru 12,9 milliards d’années-lumière pour atteindre la Terre.

Le résultat faisait partie d’un effort visant à utiliser Le télescope spatial Hubble Pour rechercher certaines des galaxies les plus anciennes et les plus éloignées de l’univers. Par une heureuse coïncidence, les astronomes ont pu discerner un seul système stellaire dans l’une de ces galaxies.

a déclaré Brian Welch, étudiant diplômé de l’Université Johns Hopkins à Baltimore et auteur de Un article de recherche publié mercredi dans la revue Nature décrit la découverte.

Habituellement, les objets éloignés sont trop sombres pour être vus. Mais Théorie générale de la relativité d’Einstein, qui décrit comment la gravité plie l’espace, offre une solution utile. Un amas de galaxies massif à proximité peut agir comme une lentille pour amplifier la lumière des étoiles et des galaxies lointaines derrière eux.

Une enquête à l’aide du télescope spatial Hubble a examiné 41 amas galactiques. « Lorsque vous regardez un groupe d’amas de galaxies vraiment massifs, il y a de fortes chances que vous trouviez des objets très massifs derrière eux », a déclaré M. Welch.

M. Welch a déclaré qu’un amas de galaxies amplifie généralement la luminosité de l’objet derrière lui jusqu’à 10 fois.

Cependant, la lumière n’est pas agrandie de manière égale. Les ondulations dans l’espace-temps peuvent créer des taches lumineuses, comme des ondulations à la surface d’une piscine qui créent des motifs de taches lumineuses au fond de la piscine. En examinant une galaxie lointaine et agrandie, les astronomes ont découvert qu’un point de lumière s’alignait avec l’une des ondulations et que sa luminosité était amplifiée par mille fois ou plus.

« La galaxie est en quelque sorte allongée dans ce long arc en forme de croissant », a déclaré M. Welch. « Et puis l’étoile n’est qu’un élément de cela. »

À mesure que l’univers s’étend, les objets éloignés se déplacent plus rapidement. Cela déplace la fréquence de la lumière vers des longueurs d’onde plus longues. L’étoile repérée par M. Welch et ses collègues a ce que les astronomes appellent un décalage vers le rouge de 6,2, bien au-dessus du record précédent pour l’étoile individuelle la plus éloignée. Cette étoile, qui a été signalée en 2018, avait un décalage vers le rouge de 1,5, ce qui correspond à l’âge d’environ quatre milliards d’années de l’univers.

Les chercheurs ont appelé la nouvelle étoile Earendel – en vieil anglais « l’étoile du matin ». S’il s’agit d’une seule étoile, les astronomes estiment qu’il s’agit d’une étoile massive – environ 50 fois la masse de notre soleil. Il peut également s’agir d’un système à deux étoiles ou plus.

L’alignement d’Earendel et le groupe de galaxies dureront des années, donc Earendel sera l’une des cibles au cours de la première année d’observations par le groupe nouvellement lancé. Télescope spatial James Webbqui a un miroir plus grand que Hubble et collecte la lumière à des longueurs d’onde infrarouges plus longues.

Les observations de Webb permettront de mesurer la luminosité sur un spectre de longueurs d’onde. Cela aidera les astronomes à déterminer la température de l’étoile. « Nous avons vraiment besoin de ce spectre pour dire avec une sorte de certitude absolue qu’il s’agit d’une étoile par rapport à un autre type de chose », a déclaré M. Welch.

M. Welch a déclaré que plus tard, des observations plus détaillées de Webb pourraient déterminer la composition d’Earendel. Le Big Bang n’a produit que les éléments les plus légers, tels que l’hydrogène et l’hélium. On s’attend donc à ce que les premières étoiles contiennent des concentrations plus faibles d’éléments plus lourds, qui proviennent des réactions de fusion au sein des étoiles et des explosions d’étoiles mourantes. L’hypothèse actuelle est qu’avec moins d’éléments plus lourds, les premières étoiles devraient être grandes et brillantes.

« Il a l’air très chaud et très massif », a déclaré Stephen Finkelstein, un astronome de l’Université du Texas à Austin qui n’a pas participé à la recherche, à propos d’Earndale.

Cependant, cette étoile seule ne suffirait pas à prouver l’état des plus grandes étoiles de l’univers primitif. « Mais il soutient définitivement cela », a déclaré le Dr Finkelstein. « Si vous commencez à en former un grand nombre, et que beaucoup d’entre eux semblent être très massifs, la preuve deviendra de plus en plus forte que les étoiles plus massives sont la norme dans l’univers lointain. »

Le télescope Webb devrait également être capable de trouver des étoiles grossissantes lointaines comme Earendel, bien que le nombre d’étoiles alignées par hasard avec une lentille gravitationnelle reste invisible. Il pourrait même être en mesure d’identifier certaines étoiles à un décalage vers le rouge compris entre 10 et 20, ce qui correspond à une période comprise entre 100 millions et 500 millions d’années après le Big Bang.

« C’est juste dans cette fenêtre quand nous pensons que les premières étoiles se forment », a déclaré le Dr Finkelstein.