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Système solaire

Des signaux liés aux premières étoiles de l'Univers auraient été détectés

Une équipe aurait identifié l’empreinte des premières étoiles de l’Univers. Aujourd’hui disparues, elles seraient nées 9 milliards d’années avant notre Soleil, lorsque le Cosmos n'était âgé que de 180 millions d'années. L'analyse de leur environnement pourrait même informer sur la fameuse matière noire de l’Univers.

 

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Dessin d'artiste des premières étoiles de l'Univers

N.R.Fuller, National Science Foundation

Les astronomes les cherchent depuis plusieurs décennies, mais les toutes premières étoiles de l’Univers semblaient introuvables. Pour la première fois, une équipe utilisant le petit radiotélescope EDGES (Murchinson, Australie) aurait trouvé leur trace. Le résultat publié dans la revue Nature du 28 février 2018 indique qu’elles existaient probablement déjà lorsque l’Univers avait seulement 180 millions d’années. Rappelons que son âge est estimé aujourd’hui à 13,8 milliards d’années. Mais ce n’est pas tout : dans un autre article publié dans le même numéro de la revue, les astrophysiciens suggèrent que l’étude de l’environnement de ces étoiles pourrait les mettre sur la piste de la matière noire de l’Univers. L’observation – qui a créé beaucoup d’enthousiasme- devra toutefois être confirmée par de'autres instruments, par exemple le futur grand radiotélescope SKA encore en construction.

A la lumière des premières étoiles

Commençons d’abord par les astres. Pour trouver la trace de ces premières étoiles, Judd Bowman de l’Université d’Etat d’Arizona et ses collaborateurs ont utilisé un instrument deux fois plus petit qu’une table de ping-pong! Bien loin des très grands radiotélescopes qui étendent leurs antennes gigantesques vers le ciel.  Ces chercheurs ont détecté de l’hydrogène dont la signature spectrale à 1,4 GHz –ou 21 cm- est bien connue des astronomes. Cet hydrogène –l’élément le plus léger et le plus simple de l’Univers- s’est formé au moment même du Big Bang, cette phase où l’Univers était extrêmement dense et chaud. Mais les observations indiquent que les astrophysiciens l’observent à un moment où l’Univers n’a que 180 millions d’années.

Or, cet hydrogène qui envahit l’espace semble exposé à une lumière ultraviolette. D’après l’équipe, celle-ci n’est autre que l’ardente lueur des premières étoiles déjà formées. En effet, une des théories encore débattue décrit cette première génération d’astres comme des étoiles géantes et chaudes, émettant des flots de lumière UV et même X.

Comme toutes les étoiles, elles passent leur vie à brûler de l’hydrogène, et le convertir en éléments chimiques plus lourds. A la fin de leur vie bien courte – puisque les astres les plus massifs vivent moins longtemps– les premières étoiles éjectent ces éléments chimiques dans l’espace interstellaire. Les générations d’étoiles suivantes se sont formées à partir de ce milieu déjà ensemencé en éléments lourds.

Le grain de sel de la matière noire 

Ce très joli résultat qui met ces étoiles perdues à notre portée cache une autre suprise, « un travail très novateur et prometteur », juge Patrick Petitjean de l’Institut d’Astrophysique de Paris. Dans un autre article aussi publié dans Nature, qui associe Rennan Barkana de l’Université de Tel Aviv (Israël) les chercheurs exploitent une autre caractéristique de ce gaz d’hydrogène. Sa température est inférieure à celle prédite par les théories cosmologiques, comme s’il avait déjà interagi avec un ingrédient… Or, cet ingrédient mystérieux pourrait bien être les fameuses particules de matière noire que les astrophysiciens cherchent depuis plus d’un demi-siècle. Cette matière invisible qui ne brille pas est indispensable pour expliquer la bonne tenue des galaxies, amas de galaxies et l’Univers tout entier grâce à son attraction gravitationnelle. Elle aurait pu exister sous forme de particules exotiques au tout début de l’Univers… «Si d’autres observations peuvent confirmer leur interprétation, cela ouvrirait de nouvelles pistes pour la compréhension des premiers âges du Cosmos», poursuit Patrick Petitjean. Un nouveau chapitre dans l’histoire du Cosmos qui s’ouvre. A suivre donc…

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