Les premières étoiles étaient des canards impairs. Personne ne les a encore observés (bien que les astronomes espèrent que le JWST les apercevra un jour), mais leurs fantômes demeurent. Nés il y a plus de 13,5 milliards d’années, ils étaient très différents de la plupart de ceux que nous connaissons aujourd’hui. C’étaient des monstres massifs faits principalement d’hydrogène et d’hélium. Et, lorsqu’ils ont explosé en supernovae, leurs « trucs stellaires » se sont dispersés dans l’espace. Les astronomes ont maintenant trouvé les restes chimiques de ces étoiles dans trois nuages de gaz éloignés observés par le Very Large Telescope de l’Observatoire européen austral.
Comment les astronomes peuvent-ils détecter ces restes ? C’est une tâche difficile car les générations de stars qui se sont succédées ont recyclé les stars. Lorsque ces “enfants” étoiles sont mortes, elles ont dispersé leurs propres éléments plus lourds dans l’espace, qui, à leur tour, ont été utilisés dans les prochaines générations d’étoiles.
Ainsi, les toutes premières étoiles et leurs restes appartiennent à peu près à l’histoire. Ou sont-ils? Il s’avère que non. “Les étoiles primordiales peuvent être étudiées indirectement en détectant les éléments chimiques qu’elles ont dispersés dans leur environnement après leur mort”, a déclaré Stefania Salvadori, professeure associée à l’Université de Florence.
Elle et un collègue ont utilisé les données du VLT pour rechercher des nuages de gaz avec les éléments chimiques laissés par la mort des premières étoiles. La lumière des quasars lointains traversant ces nuages a fourni un moyen de rechercher ces éléments.
Comprendre l’épave chimique stellaire
La masse de ces premières étoiles et la force de leurs explosions déterminaient quels éléments se propageaient dans l’espace. Les premiers étaient peut-être principalement de l’hydrogène et de l’hélium, mais ils ont cuit d’autres éléments à l’intérieur de leur noyau. C’est d’ailleurs ce que font les stars tout au long de leur vie. Ils transforment l’hydrogène en hélium et autres éléments “lourds” dans leurs noyaux. En règle générale, ils forment du carbone, de l’oxygène, du silicium, etc., jusqu’au fer. Quand ils meurent, tout ce matériel est dispersé dans l’espace interstellaire. Ceux comme le Soleil vivent assez longtemps et finissent comme des naines blanches. C’est après avoir traversé une phase de nébuleuse planétaire. Seuls les plus massifs meurent dans des explosions de supernova.
Ces premières étoiles massives sont mortes dans des explosions de supernova vraiment énormes et celles qui ont fourni les restes chimiques que les astronomes ont trouvés. Cependant, certaines de ces premières explosions n’étaient pas assez énergiques pour disperser des éléments comme le fer qui existaient dans leurs noyaux.
L’équipe a dû en tenir compte, alors ils ont recherché des nuages de gaz provenant d’étoiles qui ont explosé en supernovae à basse énergie. Les trois qu’ils ont étudiés se trouvaient dans l’Univers primitif et avaient très peu de fer mais beaucoup de carbone et d’autres éléments.
Implications pour les autres stars
Fait intéressant, la composition chimique particulière des nuages étudiés par Salvadori et son équipe apparaît dans de nombreuses étoiles anciennes de notre propre galaxie. Ce sont des populations stellaires de seconde génération qui se sont formées directement à partir des « cendres » des premières. “Notre découverte ouvre de nouvelles voies pour étudier indirectement la nature des premières étoiles, complétant pleinement les études des étoiles de notre galaxie”, a expliqué Salvadori.
Ceux de deuxième génération avaient une composition chimique bien différente et plus riche que leurs “parents” de l’Univers primitif. Quand ils sont morts, leur “starstuff” est devenu du fourrage pour la troisième génération et les suivantes. Notre Soleil est probablement au moins de troisième génération, souvent appelé Population 1 car il est riche en éléments plus lourds que l’hélium. Ainsi, la découverte des restes chimiques des premières étoiles ouvre non seulement une fenêtre sur leurs caractéristiques, mais donne un aperçu des prochaines générations d’étoiles qui les ont suivies.
Pour plus d’informations
Des astronomes découvrent des nuages de gaz lointains avec les restes des premières étoiles
Preuve du premier gaz enrichi en étoiles dans des absorbeurs à décalage vers le rouge élevé (lien vers le PDF de l’article)
