James Webb détecte des étoiles « monstres célestes » d’une masse 10 000 fois supérieure à celle du Soleil

Les étoiles supermassives, surnommées « monstres célestes », n’existaient que 440 millions d’années après le Big Bang.

Amas globulaire NGC 362 dans la Voie lactée. ESA / Hubble / NASA

Le télescope spatial James Webb (JWST) de la NASA a découvert la première preuve directe de l’existence, à l’aube de l’univers, de millions d’étoiles supermassives d’une masse environ 10 000 fois supérieure à celle de notre soleil.

Ces étoiles colossales, surnommées « monstres célestes » par les chercheurs à l’origine de la découverte, existaient seulement 440 millions d’années après le Big Bang. Leur découverte pourrait nous en apprendre beaucoup sur l’évolution très précoce du cosmos.

« Aujourd’hui, grâce aux données recueillies par le télescope spatial James Webb, nous pensons avoir trouvé un premier indice de la présence de ces étoiles extraordinaires », a expliqué dans un communiqué de presse l’auteur principal de l’étude, Corinne Charbonnel, professeur d’astronomie à l’université de Genève (Suisse).

Le télescope James Webb fournit les premières preuves de l’existence d’étoiles supermassives précoces

L’équipe à l’origine de cette découverte a détecté des traces chimiques de ces énormes étoiles à l’intérieur des amas globulaires, qui sont des amas d’étoiles étroitement liés et parfois composés de millions d’étoiles.

Les amas globulaires sont incroyablement anciens, ce qui en fait des cibles pour les astronomes qui souhaitent jeter un coup d’œil dans le passé lointain de l’univers.

Les chercheurs, qui ont publié leurs résultats dans la revue Astronomy and Astrophysics, pensent que cette découverte pourrait nous aider à mieux comprendre comment les éléments lourds se sont formés pour la première fois dans notre univers.

Ils ont braqué la caméra infrarouge du télescope James Webb sur la galaxie GN-z11, l’une des galaxies les plus lointaines et les plus anciennes jamais découvertes, située à quelque 13,3 milliards d’années-lumière de la Terre.

Les chercheurs ont ensuite effectué des relevés spectroscopiques – en mesurant les fréquences lumineuses émises par différentes substances chimiques – pour déterminer que des niveaux élevés d’azote entouraient les étoiles de l’ancien amas.

« La forte présence d’azote ne peut s’expliquer que par la combustion de l’hydrogène à des températures extrêmement élevées, que seul le cœur des étoiles supermassives peut atteindre », a expliqué M. Charbonnel.

Le télescope Webb de la NASA jette un nouvel éclairage sur le cosmos primitif

Bien que les amas globulaires se soient formés à peu près en même temps et à partir des mêmes nuages de poussière et de gaz, il y a 13,4 milliards d’années, ils contiennent étonnamment des étoiles dont les proportions d’éléments sont très différentes.

Les scientifiques ont émis l’hypothèse que cela pourrait être dû aux étoiles supermassives qui ont brûlé leur combustible à des températures beaucoup plus élevées, ce qui signifie qu’elles ont pu produire des éléments plus lourds qui ont fini par se retrouver dans les étoiles plus petites que l’on trouve plus couramment aujourd’hui.

Bien que ces étoiles supermassives aient brûlé avec une luminosité jusqu’à 10 000 fois supérieure à celle de notre soleil, il est étonnamment difficile de les détecter. En effet, elles ont toutes explosé il y a très longtemps lors d’événements extrêmement violents appelés hypernovas.

« Les amas globulaires ont entre 10 et 13 milliards d’années, alors que la durée de vie maximale des superstars est de deux millions d’années. Elles ont donc disparu très tôt des amas actuellement observables. Il n’en reste que des traces indirectes », a déclaré Mark Gieles, professeur d’astrophysique à l’université de Barcelone et coauteur de l’étude.

Heureusement, l’incroyable capacité de James Webb à scruter le passé lointain a fourni des preuves directes de leur existence. L’équipe de chercheurs se propose maintenant d’étudier d’autres amas d’étoiles globulaires plus anciens pour voir s’ils peuvent détecter d’autres traces d’étoiles supermassives primitives.

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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche