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- Lorsque l'univers formait des étoiles, un dossier à découvrir
L'étude du rayonnement fossile nous a appris que la première génération d'étoiles ne s'était probablement pas formée avant quelques centaines de millions d'années suivant la naissance de l'univers observable. Ces premières étoiles sont assez problématiques car, de nos jours, c'est par l'intermédiaire des éléments lourds comme le carbone, l'oxygène et le silicium que les étoiles naissent. Or ces mêmes éléments lourds proviennent de la nucléosynthèsenucléosynthèse stellaire dans des étoiles au moins dix fois plus massives que le SoleilSoleil.
On sort de ce dilemme de l'œuf et de la poule en faisant intervenir des nuagesnuages moléculaires d'hydrogènehydrogène. On pensait aussi que cela impliquait que seules des étoiles au moins mille fois plus massives que le Soleil pouvaient se former par ce moyen. L'affinement des modèles a fait chuter cette massemasse à cent fois celle du Soleil.
Un groupe d'astrophysiciensastrophysiciens vient cependant de publier dans Science un article exposant leurs travaux sur cet épineux problème, à la frontière de la cosmologiecosmologie et de l'astrophysiqueastrophysique. Selon leurs simulations numériques, les premières étoiles devaient avoir une masse de quelques dizaines de fois celle du Soleil tout au plus. Ils ont ainsi observé sur leur ordinateurordinateur la formation d'une étoile de seulement 43 masses solaires.
Un peu comme les humains, les étoiles naissent, maturent, travaillent et meurent un jour. Ce sont dans d'immenses régions poussiéreuses du cosmos que se condensent les matériaux qui vont donner naissance à une étoile. Mais comment tout cela fonctionne-t-il ? Hubert Reeves et Jean-Pierre Luminet, spécialistes en cosmologie contemporaine, répondent à ces questions. Pour en savoir plus, visitez www.dubigbangauvivant.com. © Groupe ECP/YouTube
Les chercheurs ont découvert que peu de temps après le début de la formation de la protoétoileprotoétoile, elle émet perpendiculairement à son disque d'accrétiondisque d'accrétion un tel flux de rayons ultravioletsultraviolets que le gazgaz environnant est chauffé à des dizaines de milliers de degrés. La luminositéluminosité de l'étoile en formation dépasse alors celle d'un amas de plusieurs centaines de milliers d'étoiles de type solaire. Le processus d'accrétion du gaz en est stoppé et la masse de l'étoile ne peut plus augmenter.
Une solution à l'énigme de l'étoile de Caffau
Selon les calculs, entre le moment où la protoétoile commence à se former et celui où des réactions thermonucléaires s'enclenchent, il ne s'écoule qu'une centaine de millions d'années et ensuite quelques millions d'années avant que la nouvelle étoile n'explose à la façon d'une supernova SNSN II classique.
C'est un résultat important car il permet de résoudre plusieurs problèmes.
En effet, au-delà d'une centaine de masses solaires, les étoiles pourraient exploser en formant des Pair Instability SupernovaeSupernovae (PISNe), c'est-à-dire des étoiles où la température interne est si élevée qu'elles peuvent être déstabilisées par la création de paires de particule-antiparticuleantiparticule. Or ce type de supernovae, s'il avait été très fréquent au début du processus de formation des étoiles dans l'univers observable, aurait laissé des traces dans les abondances des éléments dans les vieilles étoiles des halos des galaxiesgalaxies. Ces traces manquaient à l'appel. On peut donc penser maintenant qu'elles n'y sont tout simplement pas.
Le corolaire intéressant de ce résultat, comme l'indiquent les astrophysiciens dans leur article, c'est que les abondances trouvées dans l'étoile de Caffau cessent d'être énigmatiques.
