Un aperçu des premières étoiles de l'Univers

Des astronomes ont utilisé les télescopes spatiaux Spitzer et de Hubble pour observer certaines des premières étoiles qui se sont formées dans les galaxies les plus lointaines. Ces étoiles, situées dans les galaxies de l'amas du Fourneau, sont à environ 13 milliards d'années lumière de la Terre. Elles ont émis leur lumière seulement quelques cent millions d'années après le Big Bang. Quoiqu'elles n'aient pas eu beaucoup de temps pour se constituer, ces galaxies semblent déjà agées, ce qui signifie que la formation d'étoiles a eu lieu dans les premiers temps de l'Univers.


Ce travail d'observation utilisant les images infrarouges de Spitzer est essentiel, puisque les prévisions théoriques de l'histoire de la formation des étoiles dans l'Univers primordial sont encore incertaines. L'équipe, menée le Dr. Andrew Bunker et Laurence Eyles (Université d'Exeter), a utilisé les données de Hubble pour identifier les galaxies éloignées à étudier. Les images archivées prises dans l'infrarouge avec le télescope Spitzer ont ensuite été examinées.

D'immenses distances

Les nuages de gaz en provenance des galaxies les plus lointaines absorbent la lumière visible bien avant qu'elle n'ait atteint la Terre, mais leur rayonnement infrarouge peut encore être détecté, et c'est justement leurs "couleurs infrarouges" qui ont amené les chercheurs à penser qu'elles se trouvent à des distances immenses.

La confirmation de leur éloignement extrême a été fournie par les télescopes Keck de 10 mètres à Hawaï, les plus grands télescopes optiques dans le monde. Les spectres de rayonnement montrent un décalage vers le rouge de 6 pour ces galaxies, ce qui signifie que leur lumière a mis environ 13 milliards d'années pour nous atteindre. Elles apparaissent telles qu'elles étaient quand l'univers était âgé de moins d'un milliard d'années, huit milliards d'années avant que la Terre et le Soleil ne se forment.

La prochaine étape fut d'étudier plus précisément les étoiles de ces galaxies. Les images de Hubble montraient des étoiles nouvellement nées, mais les images infrarouges de Spitzer ont fourni des informations supplémentaires sur la lumière en provenance d'étoiles plus anciennes.

Des galaxies déjà bien âgées dans un univers jeune

C'est très important, parce que cela indique que certaines de ces galaxies étaient déjà âgées de 300 millions d'années dans un Univers alors très jeune. Grâce aux images de Spitzer, les chercheurs ont pu peser les étoiles de ces galaxies par l'étude de leur luminosité. Il semble que quelques-unes soient presque aussi massives que certaines des galaxies que nous voyons autour de nous aujourd'hui. "C'est étonnant quand la théorie prétend que les galaxies naissent minuscules et se développent en se heurtant et en fusionnant avec d'autres galaxies", indique le Dr. Mark Lacy du Spitzer Science Center.

La véritable énigme est que ces galaxies semblent avoir été déjà très mûres alors que l'Univers n'avait seulement environ que 5 pour cent de son âge actuel. Cela signifie que la genèse des étoiles doit avoir démarré très tôt dans l'histoire, bien plus tôt que ce que l'on croyait précédemment.

La lumière de ces premières étoiles pourrait avoir marqué la fin des âges "sombres" de l'Univers. Elles pourraient également être à l'origine du souffle des gaz intergalactiques, cette "ré-ionisation" qui a été détectée dans le fond cosmique micro-onde par le satellite WMAP. Prises dans leur ensemble, toutes ces données suggèrent que les âges sombres se sont achevés entre 200 et 500 millions d'années après le Big Bang, quand les premières étoiles ont vu le jour.