Des étoiles de Population III dans la galaxie CR7

Dans un article scientifique publié le 17 juin 2015, des astronomes ont annoncé avoir découvert au moyen du télescope VLT de 8.20m de l'ESO, la galaxie la plus brillante de l'Univers primordial ainsi que des preuves solides de l'existence de la première génération d'étoiles en son sein, appelée la Population III.

Ces étoiles massives et brillantes qui étaient encore récemment considérées comme des astres théoriques sont à l'origine de la création des tous premiers éléments lourds qui entrent dans la composition des étoiles de 2eme et 3eme génération qui peuplent aujourd'hui l'univers ainsi que de leurs cortèges planétaires et de la vie telle que nous la connaissons.

La nouvelle galaxie CR7 (COSMOS Redshift 7) située à 12.9 milliards d'années-lumière (z=7) est trois fois plus brillante que la galaxie primordiale la plus lumineuse connue à ce jour !

La galaxie CR7. Document ESO.

Cela fait des décennies que les astronomes ont supposé l'existence d'une première génération d'étoiles issue de la matière originelle créée lors du Big Bang.

Tous les éléments lourds (c'est-à-dire plus lourd que l'hydrogène, tels l'oxygène, l'azote, le carbone, etc, jusqu'au fer) essentiels à la vie ont été créés à l'intérieur des étoiles. Cela signifie que les premières étoiles étaient constituées des seuls éléments précurseurs, à savoir l'hydrogène, l'hélium, et quelques traces de lithium.

Ces étoiles de Population III auraient été gigantesques, des centaines, voire des milliers de fois plus massives que le Soleil, elles étaient excessivement chaudes et éphémères. En raison de leur masse, elles ont explosé en supernovae après seulement deux millions d'années d'existence.

Mais jusqu'à présent, aucune réelle preuve matérielle n'était venue étayer l'hypothèse de leur existence.

Une équipe menée par David Sobral de l'Institut d'Astrophysique et des Sciences Spatiales, de l'Université de Lisbonne au Portugal, et de l'Observatoire de Leiden aux Pays-Bas, a utilisé le VLT pour sonder l'Univers primordial et remonter à l'époque de la réionisation, soit quelque 800 millions d'années après le Big Bang.

Les quatre télescopes VLT de 8.20m de l'ESO, l'un d'eux utilisant son optique adaptative pour améliorer la résolution des images. Document Serge Brunier.

Plutôt que d'étudier une infime partie du ciel profond, avec ses collègues astronomes ils ont étendu leur champ d'observation et produit le sondage galactique le plus vaste jamais réalisé. Cette étude fit appel à toute la puissance des télescopes Keck, Subaru et au Télescope Spatial Hubble.

C'est au cours de cette étude que l'équipe a découvert la galaxie CR7.

Grâce aux instrumentations scientifiques équipant le VLT, les astronomes ont détecté une forte émission d'hélium ionisé au coeur de cette galaxie mais, curieusement et fort heureusement, aucun signe de la présence d'éléments plus lourds au sein de sa partie lumineuse. 

Autrement dit, les astronomes ont découvert le premier véritable indice de l'existence d'amas d'étoiles de Population III responsables de l'ionisation du gaz contenu à l'intérieur d'une galaxie de l'Univers primordial.
Au sein de CR7, des amas d'étoiles de couleur plus bleue, parfois plus rouge, ont été détectés, suggérant que les étoiles de Population III sont apparues par vagues successives – comme cela avait été prédit.
L'équipe a également observé la toute dernière vague d'étoiles de Population III. Ainsi donc, ces étoiles seraient plus faciles à détecter qu'on ne le pensait auparavant : elles résident parmi les étoiles ordinaires, au sein de galaxies brillantes – pas seulement au cœur des premières galaxies, de tailles réduites et de luminosités plus faibles, si faibles que leur étude s'avère extrêmement compliquée.

Vous trouverez plus d'informations sur le site de l'ESO.