Toutes les étoiles visibles dans le ciel nocturne se trouvent dans notre propre galaxie, la Voie lactée.
Même avec les télescopes les plus puissants, dans des conditions normales, les étoiles individuelles ne peuvent être directement détectées que chez nos voisins galactiques les plus proches. En général, les galaxies lointaines sont considérées comme la lumière mélangée de milliards d'étoiles.
Mais grâce à un phénomène naturel remarquable connu sous le nom de lentille gravitationnelle, les astronomes de l'Institut Niels Bohr et de DTU Space ont néanmoins pu détecter une étoile à une distance où même détecter des galaxies entières est un défi.
Parmi les merveilles prédites par la théorie de la relativité d'Einstein figure la capacité de la masse à plier l'espace lui-même.
Lorsque la lumière passe à proximité d'objets massifs, sa trajectoire suit un espace courbe et change de direction. Si un objet massif s'interpose entre nous et une source de lumière d'arrière-plan éloignée, l'objet peut dévier et focaliser la lumière sur nous comme une lentille, augmentant son intensité.
Les galaxies agrandies plusieurs fois sont généralement détectées à l'aide de cette méthode. Mais dans une coïncidence cosmique frappante, les galaxies d'un amas appelé WHL0137-08 se sont alignées de telle manière qu'elles ont focalisé la lumière d'une étoile sur nous, la grossissant des milliers de fois.
La combinaison de cette lentille gravitationnelle et d'une exposition de neuf heures au télescope spatial Hubble a permis à une équipe internationale d'astronomes de découvrir l'étoile.
Les astronomes ont nommé l'étoile Earendel, du vieux mot anglais pour étoile du matin ou lumière montante. Ils ont calculé que l'étoile est au moins 50 fois plus massive que notre Soleil, et peut-être 500 fois ou des millions de fois plus brillante.
En plus d'être une réalisation étonnante en soi, l'observation d'Earendel offre une occasion unique d'explorer l'univers primitif.
Lorsque nous regardons dans l'espace, nous regardons également en arrière dans le temps, de sorte que ces observations à très haute résolution nous permettent de comprendre les éléments constitutifs de certaines des toutes premières galaxies, expliquent les astronomes.
Lorsque la lumière que nous voyons d'Earendel a été émise, l'univers avait moins d'un milliard d'années, soit seulement 6 % de son âge actuel. À l'époque, l'étoile était à 4 milliards d'années-lumière de la trajectoire de la proto-lumière, mais en près de 13 milliards d'années, il a fallu à la lumière pour nous atteindre, l'univers s'est étendu de sorte qu'il se trouve maintenant à 28 milliards d'années-lumière. .
Le précédent détenteur du record, une supergéante bleue nommée Icarus, est à près de 4 milliards d'années-lumière plus proche qu'Earendel. Cependant, ces chiffres peuvent être un peu déroutants. La distance à Earendel est de 12,9 milliards d'années-lumière et 9 milliards à Icare est mesurée par ce qu'on appelle le temps rétrospectif, en utilisant aujourd'hui comme point de référence. Ainsi, la lumière d'Earendel a mis 12,9 milliards d'années pour nous atteindre ici sur Terre, mais pendant ce temps, l'expansion de l'univers signifie que l'étoile est maintenant à une distance stupéfiante de 28 milliards d'années-lumière. Du moins, c'était comme ça - Earendel, très probablement, est mort depuis longtemps.
La vitesse de cette expansion universelle est l'un des outils utilisés pour mesurer des distances aussi incroyables. Au fur et à mesure que la lumière voyage dans l'espace, l'univers en expansion étend ses longueurs d'onde, les déplaçant vers l'extrémité rouge du spectre. Le calcul de ce décalage vers le rouge peut montrer à quelle distance se trouvait la source - plus le nombre de décalage vers le rouge est grand, plus la distance est grande. Dans ce cas, le décalage vers le rouge d'Earendel était de 6,2, ce qui est absolument énorme par rapport au décalage vers le rouge d'Icarus de seulement 1,5.
Le record précédent est une étoile vue lorsque l'univers avait environ un tiers de son âge actuel, alors qu'une grande partie de sa structure s'était déjà formée et avait évolué.
Pour mesurer la luminosité d'Earendel, les astronomes ont construit un modèle physique d'une lentille gravitationnelle. La nature exacte de la source lumineuse dépend de leur modèle, mais lorsque les astronomes sont si sûrs qu'un petit point est en fait une seule étoile, c'est en partie parce que de nombreux modèles différents donnent à peu près la même réponse.
Cependant, Earendel, en principe, n'est peut-être pas une étoile, mais plusieurs, situées très près les unes des autres. Pour tester si tel est le cas, une équipe d'astronomes a demandé et reçu l'autorisation d'observer l'étoile avec le télescope spatial James Webb récemment lancé.
Avec James Webb, nous pouvons confirmer qu'Earendel n'est vraiment qu'une seule étoile, et en même temps quantifier le type de cette étoile, disent les scientifiques.
Webb nous laissera même mesurer sa composition chimique. Potentiellement, Earendel pourrait être le premier exemple connu d'une première génération d'étoiles dans l'univers.
L'étude a été publiée dans la revue Nature.
2022-03-31 13:36:49
Auteur: Vitalii Babkin