L'Univers jeune a été témoin de supernovæ d'une violence inouïe, marquant la fin de vie d'étoiles colossales. Une de ces explosions, observée grâce au télescope spatial James Webb (JWST), offre un aperçu unique des premiers instants cosmiques.
Cette supernova, nommée AT 2023adsv, a été détectée dans le cadre du programme JADES, utilisant les capacités du JWST pour explorer les confins de l'Univers. Située à une distance vertigineuse, elle a explosé il y a environ 11,4 milliards d'années, alors que l'Univers n'avait que 2 milliards d'années.
Illustration d'une étoile massive devenant supernova dans l'Univers jeune. Insert: la supernova 2023adsv observée par le JWST en 2022 et 2023. Crédit: Robert Lea (créé avec Canva)/NASA, ESA, CSA, STScI, JADES Collaboration
Les premières étoiles, bien plus massives et chaudes que celles d'aujourd'hui, ont connu des explosions titanesques. Ces supernovæ primordiales, comme AT 2023adsv, diffèrent de celles observées dans l'Univers local par leur énergie et leur violence. Elles jouent un rôle crucial dans l'enrichissement chimique des galaxies.
L'étude de ces explosions lointaines permet aux scientifiques de mieux comprendre la vie et la mort des étoiles dans l'Univers jeune. Le programme JADES a déjà identifié plus de 80 supernovæ anciennes, offrant une fenêtre unique sur les premières générations d'étoiles.
AT 2023adsv, avec une masse estimée à 20 fois celle du Soleil, représente un cas particulier. Son explosion, deux fois plus énergétique que la moyenne, suggère que les propriétés des supernovæ pourraient avoir évolué avec le temps. Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives sur l'évolution stellaire.
La collaboration JADES continue d'explorer ces phénomènes avec le JWST, tandis que le futur télescope spatial Nancy Grace Roman, prévu pour 2026, promet de multiplier les découvertes. Ensemble, ces instruments permettront de cartographier l'histoire des supernovæ et de mieux comprendre l'évolution de l'Univers.
Champ profond JADES montrant l'emplacement des supernovæ nouvellement découvertes. Crédit: NASA, ESA, CSA, STScI, JADES Collaboration
Les recherches sur AT 2023adsv et d'autres supernovæ anciennes sont essentielles pour reconstituer l'histoire cosmique. Elles révèlent comment les premières étoiles ont façonné l'Univers, enrichissant le cosmos en éléments lourds nécessaires à la formation des étoiles et des planètes d'aujourd'hui.
Qu'est-ce qu'une supernova ?
Une supernova est l'explosion cataclysmique d'une étoile en fin de vie, marquant un des événements les plus énergétiques de l'Univers. Ce phénomène se produit lorsque l'étoile épuise son carburantnucléaire, entraînant l'effondrement de son noyau sous l'effet de la gravité.
L'explosion qui en résulte disperse les éléments lourds synthétisés par l'étoile dans l'espace interstellaire. Ces éléments, comme le fer et le silicium, sont essentiels à la formation de nouvelles étoiles, planètes et même de la vie.
Les supernovæ sont classées en plusieurs types selon leur mécanisme d'explosion. Les supernovæ de type II, par exemple, résultent de l'effondrement d'étoiles massives, tandis que les supernovæ de type Ia sont associées à des naines blanches dans des systèmes binaires.
L'étude des supernovæ permet non seulement de comprendre la mort des étoiles, mais aussi de mesurer les distances cosmiques et d'explorer l'expansion de l'Univers.
Pourquoi les premières étoiles étaient-elles différentes ?
Les premières étoiles, dites de Population III, se sont formées dans un Univers jeune, composé presque exclusivement d'hydrogène et d'hélium. Leur composition chimique unique a influencé leur taille, leur température et leur durée de vie.
Ces étoiles étaient massives, souvent plusieurs dizaines de fois plus lourdes que le Soleil, et brûlaient leur carburant nucléaire à un rythme effréné. Leur courte existence se terminait par des explosions de supernovæ d'une violence extrême.
L'absence d'éléments lourds dans leur environnement a également affecté leur évolution. Contrairement aux étoiles actuelles, elles ne pouvaient pas se refroidir efficacement, ce qui a favorisé la formation d'étoiles géantes.
Les supernovæ de ces premières étoiles ont joué un rôle clé dans l'enrichissement chimique de l'Univers, semant les graines des générations stellaires suivantes et des structures cosmiques que nous observons aujourd'hui.