Une équipe d’astronomes annonce avoir détecté les empreintes digitales des toutes premières étoiles de l’Univers. Un aperçu extraordinaire de notre histoire qui permettra, on l’espère, de lever le voile sur la prime jeunesse de notre Univers.
Il y a longtemps – environ 400 000 ans après le Big Bang – l’Univers était sombre : on n’y trouvait ni étoiles ni galaxies. D’autre part, l’Univers était essentiellement rempli d’hydrogène neutre. Pendant les 50 à 100 millions d’années qui suivirent, la gravité amena les régions de gaz les plus denses à s’effondrer sur elles-mêmes, et la lumière fut. Les premières étoiles étaient nées. Mais à quoi ressemblaient-elles ? Comment ont-elles affecté le reste de l’Univers ?
Aujourd’hui, après 12 années d’efforts et d’expériences, des chercheurs annoncent toutefois avoir détecté les empreintes digitales des toutes premières étoiles de l’Univers. Dirigée par l’astronome Judd Bowman, de l’ASU School of Earth and Space Exploration (États-Unis), l’équipe a en effet détecté les ancêtres les plus âgés de notre arbre cosmique. Ces derniers seraient nés 180 millions d’années seulement après le début de l’Univers.
« Ce fut un énorme défi technique, car les sources de bruit peuvent être mille fois plus lumineuses que le signal – c’est comme si on était au milieu d’un ouragan et qu’on essayait d’entendre le battement d’une aile de colibri », explique Peter Kurczynski, le responsable du programme américain de la National Science Foundation aussi à l’origine de cette étude. « Ces chercheurs avec leur petite antenne radio dans le désert ont vu plus loin que les télescopes spatiaux les plus puissants, ouvrant une nouvelle fenêtre sur l’univers primitif ».
Les chercheurs se sont ici appuyés sur un spectromètre radio, situé à l’Observatoire de Radio-astronomie Murchison (MRO) en Australie occidentale. Ils se sont alors attelés à mesurer le spectre radioélectrique moyen de tous les signaux astronomiques perçus. Cette manœuvre a été appliquée à une grande partie du ciel de l’hémisphère sud, pour tenter de déceler des changements de puissance – même infimes – en fonction de la longueur d’onde. Dans cette étude, les signaux qui ont été détectés par le spectromètre radio provenaient de l’hydrogène qui remplissait le jeune Univers. Ces signaux constituent une source considérable d’informations, et offrent ainsi un nouveau point de vue sur la formation et l’évolution des premières étoiles – et plus tard, des trous noirs et des galaxies.
« Il est peu probable que nous puissions voir encore plus tôt dans l’histoire des étoiles au cours de notre vie », explique Bowman. De plus, les résultats obtenus confirment les différentes théories qui concernent la formation des premières étoiles et leurs caractéristiques les plus importantes. « Ce qui se passe durant cette période, c’est qu’une partie du rayonnement des toutes premières étoiles commence à permettre à l’hydrogène d’être vu, provoquant l’absorption du rayonnement de fond. C’est le premier vrai signal émis par les étoiles qui commencent à se former », peut-on lire dans Nature.
Les chercheurs ont aussi affirmé que le gaz dans l’Univers était sûrement sensiblement plus froid que prévu. Dans les faits, sa température correspondrait à moins de la moitié de la température prévue. Une information qui laisse penser que dans leurs hypothèses, les astrophysiciens ont négligé un élément important. D’un autre côté, cela pourrait constituer la première preuve d’une physique hors cadre : une interaction entre les baryons (matière normale) avec la matière noire, qui constitue aujourd’hui 85 % de la matière dans l’Univers.
Les prochaines étapes dans cette ligne de recherche seront de calibrer de nouveaux instruments afin d’en apprendre davantage sur les propriétés des premières étoiles. « Maintenant que nous savons que ce signal existe », note le chercheur, « nous devons rapidement mettre en ligne de nouveaux radiotélescopes capables d’extraire le signal beaucoup plus profondément ».
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