Le télescope spatial Hubble, avant la mise en service du télescope James-Webb, avait imagé Earendel, la plus lointaine étoile connue à ce jour, telle qu'elle était il y a 12,9 milliards d'années. Le James-Webb l'a observée à plusieurs reprises et on en sait désormais un peu plus sur elle.
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La prise de relais par le télescope spatial James-Webb du télescope Hubble continue sous nos yeux et, cette fois-ci, elle concerne une étoile lointaine que des astronomesastronomes ont appelée Earendel et qui est présentée comme l'étoile la plus lointaine que l'on peut clairement discerner dans une galaxie, un peu moins d'un milliard d'années après le Big Bang. Comme Futura l'avait expliqué dans un des articles ci-dessous au moment de l'annonce de sa découverte par Hubble, on pouvait penser que l'origine de ce nom était une variation du nom d'Eärendil, un des personnages elfiques créé par l'écrivain britannique J. R. R. Tolkien et qui est évoqué dans Le Seigneur des anneaux.
Mais la Nasa avait expliqué que les chercheurs avaient choisi un vieux terme anglais signifiant « étoile du matinétoile du matin », ce qui est bien compréhensible pour un astre observé alors que l'UniversUnivers n'avait que 7 % de son âge, révélé par des photonsphotons dont les énergiesénergies et les fréquencesfréquences ont été décalées vers le rouge par l'expansion de l'espace au cours d'un voyage qui a duré environ 12,9 milliards d'années.
Les présentations des découvertes faites avec Hubble concernant Earendel sont toujours pertinentes pour comprendre celle aujourd'hui faite avec le James-Webb. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © NASA Goddard
Une étoile de 50 à 100 masses solaires
L'instrument NIRCam (Near-Infrared CameraNear-Infrared Camera) du James-Webb nous a permis maintenant de découvrir que Earendel est une étoile massive de type B plus de deux fois plus chaude que notre SoleilSoleil et environ un million de fois plus lumineuse. Earendel est susceptible d'avoir une massemasse comprise entre 50 et 100 masses solaires, et une température de surface effective trahie par le rayonnement du corps noircorps noir d'au moins 20 000 K.
Comme dans le cas de Hubble, l'étude de Earendel n'a été possible qu'en profitant d'un fort effet de lentille gravitationnellelentille gravitationnelle produit sur les rayons lumineux de l'étoile en passant dans le champ de gravitationgravitation de l'amas de galaxiesamas de galaxies WHL0137-08, situé entre nous et Earendel. Les astronomes ont ainsi bénéficié d'un facteur de grossissement d'environ d'au moins 4 000.
Toutefois, l'étoile continue de n'être qu'un petit point lumineux noyé dans la lumièrelumière d'un arc gravitationnel provenant de l'effet de lentille induit par les équationséquations de la relativité généralerelativité générale d'EinsteinEinstein sur l'image d'une galaxie tout naturellement baptisée Arc du lever du soleil (Sunrise Arc, en anglais).
Il y a un changement tout de même. Les nouvelles données suggèrent qu'en fait Earendel ferait partie d'un système binairesystème binaire et aurait donc une étoile compagne plus froide et plus rouge.
Toujours est-il que ce n'est pas la fin de l'histoire entre le James-Webb et Earendel car les astrophysiciensastrophysiciens analysent actuellement les données des observations de l'instrument NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph). Cela donnera des précisions non seulement sur sa distance mais aussi sa composition. Plus généralement, comme l'explique un communiqué conjoint de la Nasa et de l'ESAESA, « cela pourrait être une étape vers la détection éventuelle de l'une des toutes premières générations d'étoiles, composée uniquement des ingrédients bruts de l'Univers créé pendant le Big BangBig Bang - l'hydrogènehydrogène et l'hélium ».
Le James-Webb a observé la plus lointaine étoile connue
Article de Laurent SaccoLaurent Sacco publié le 13 août 2022
Le télescope spatial Hubbletélescope spatial Hubble, avant la mise en service du télescope James-Webb, avait imagé la plus lointaine étoile connue à ce jour, telle qu'elle était il y a 12,9 milliards d'années. Le James-Webb l'a observée à son tour.
Nous sommes incontestablement entrés dans l’ère du télescope spatial James-Webb (JWST) et elle s’annonce plus brillante encore que celle ouverte il y a une trentaine d’années avec le télescope Hubble. On attend notamment du JWST qu'il nous éclaire sur ce qui s'est passé peu après la fin des âges sombresâges sombres auxquels a succédé la « renaissance cosmique », encore appelée l'AubeAube cosmique, qui est l'époque de ré-ionisationionisation (EoR), lorsque des sources lumineuses puissantes - dont l'origine n'est pas encore connue avec certitude - ont commencé à ré-ioniser de façon importante les atomesatomes neutres qui s'étaient formés en quelques milliers d'années, environ 380.000 ans après le Big Bang.
L'astronome Michelle Thaller nous explique dans cette vidéo ce qu'est l'Aube cosmique, période de ré-ionisation, que va permettre d'étudier le James-Webb et pas que lui. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nasa Goddard Space Flight Center
La date précise du début de la ré-ionisation est sujette à débat, et tout ce que l'on peut dire c'est qu'elle s'est produite entre 100 et 400 millions d'années après le Big Bang. Avant, tout au début, aucune étoile n'existait encore, mais pendant l'EoR on a des raisons de penser que celles qui se formaient et brillaient étaient très massives, au moins de 50 à 100 millions de masses solaires. On parle de ces astres en termes d'étoiles de population IIIpopulation III, tout comme un bébé de 3 mois est plus âgé qu'un bébé d'un mois.
Une étoile presque de population III ?
La théorie de l'évolutionthéorie de l'évolution stellaire nous dit que ces étoiles ont vécu un million d'années tout au plus, produisant par nucléosynthèsenucléosynthèse stellaire pour la première fois dans l'Univers observable des noyaux plus lourds que le lithiumlithium, qu'elles vont ensuite disperser dans le jeune cosmoscosmos en explosant en supernovaesupernovae. Ce faisant, elles vont modifier la composition des nuagesnuages où de nouvelles étoiles peuvent naître par effondrementeffondrement gravitationnel, favorisant par la suite l'apparition d'étoiles moins massives, de sorte que plus d'un milliard d'années après le Big Bang, il est devenu impossible d'observer des étoiles avec toutes les caractéristiques de celles de population III.
Les explications de l'astronome Michelle Thaller à propos des étoiles de population III et d'Earendel. © Space.com
Il est toutefois possible que l'étoile à la distance record découverte récemment avec le télescope Hubble et dont Futura avait parlé avec quelques détails dans le précédent article ci-dessous, Earendel, soit une des dernières étoiles de population III nées moins d'un milliard d'années après le Big Bang (ou pour le moins leur ressemble beaucoup), ou beaucoup plus probablement, comme l'explique l'astronome Michelle Thaller, hélas en anglais dans la vidéo ci-dessus, un exemple d'étoiles très peu différentes par leur composition et propriétés, nées juste après elles.
Rappelons qu'elle n'a été débusquée qu'avec l'aide d'une lentille gravitationnelle, c'est-à-dire l'effet de grossissement (en l'occurrence d'un facteur d'au moins 1.000) provoqué par le champ de gravitation d'un amas de galaxies s'interposant entre Earendel et Hubble, déviant les rayons lumineux comme le ferait une loupe.
Les calculs ont alors indiqué que Earendel devait contenir au moins 50 masses solaires et qu'elle était observée alors que l'Univers n'avait qu'environ que 900 millions d'années.
Récemment, la première image montrant Earendel a été publiée sur TwitterTwitter.
Hubble bat tous les records de l’étoile la plus lointaine jamais observée
Article de Laurent Sacco publié le 03/04/2022
Le télescope spatial Hubble vient de montrer que l'on pouvait toujours compter sur lui pour établir un record de distance en ce qui concerne des astres de l'Univers lointain, avant la mise en service du télescope James-Webb. La Nasa vient en effet d'annoncer qu'il avait imagé la plus lointaine étoile connue à ce jour, telle qu'elle était il y a 12,9 milliards d'années.
Elle s'appelle Earendel et on pourrait penser que c'est une variation du nom d'Eärendil, un des personnages elfiques créé par l'écrivain britannique J. R. R. Tolkien et qui est évoqué dans Le Seigneur des anneaux. La Nasa explique toutefois que c'est un vieux terme anglais signifiant « étoile du matin ». Mais, pour nous, c'est avant tout une étoile observée alors que l'Univers n'avait que 7 % de son âge, ce qui veut dire que les photons qui ont été collectés avec le télescope Hubble ont mis 12,9 milliards d'années pour le rejoindre.
L'étoile la plus lointaine connue à ce jour
C'est en fait l'étoile la plus éloignée jamais découverte à ce jour et comme certaines des galaxies lointaines qui, en leur temps, battaient des records de distance grâce au télescope Hubble, les astrophysiciens ont profité de l’effet de lentille gravitationnelle d'une distribution importante de masse pour faire un zoom supplémentaire que ne permettait pas de faire seul cet œilœil sur orbiteorbite de la noosphère. En l'occurrence, c'est l'amas de galaxies WHL0137-08 qui a permis de pulvériser le précédent record pour une étoile solitaire. En effet, Hubble avait alors réussi à plonger son regard dans une époque où le cosmos observable n'avait que 4 milliards d'années.
Vidéo extraite du documentaire « L’Odyssée de la Lumière ». Dans le vide, la lumière se déplace habituellement en ligne droite. Mais dans un espace déformé par un corps céleste massif, comme une galaxie, cette trajectoire est déviée ! Ainsi, une source lumineuse située en arrière d’une galaxie a une position apparente différente de sa position réelle : c’est le phénomène de mirage gravitationnel. © CEA, Animea
La découverte est aujourd'hui publiée via un article dans le journal Nature, où l’on apprend également que Earendel était une étoile d’au moins 50 fois la masse du Soleil, ce qui en fait l'une des plus massives connues. Toutefois, la théorie de la structure et de l'évolution stellaire nous dit aussi que ce genre d'étoile ne peut vivre que quelques millions d'années tout au plus. Elle a certainement explosé en supernova SNSN II il y a très longtemps, laissant derrière elle un astre compact qui doit être une étoile à neutronsétoile à neutrons ou un trou noir stellairetrou noir stellaire.
Pour nous, elle est toujours bien présente et elle sera certainement étudiée plus en détail dans un futur proche avec le télescope James-Webb.
Hubble a battu un nouveau record, comme l'explique cette vidéo. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © Nasa's Goddard Space Flight Center
Earendel, une étoile de la population de type III ?
Les données que collectera le James-Webb vont déjà servir à préciser la nature et les propriétés de Earendel car même si la lentille gravitationnelle produite par l'amas de galaxie nous a déjà permis d'en estimer certaines, comme sa température, sa masse et son rayon, il reste des incertitudes à ce sujet. En fait, Earendel pourrait être une étoile double par exemple.
La perspective la plus intéressante serait que l'on soit devant une étoile formée à partir du gazgaz quasiment pur du Big Bang, c'est-à-dire un mélange d'hydrogène et d'héliumhélium qui n'aurait presque pas été changé par la production de noyaux plus lourds, de carbonecarbone et d'oxygèneoxygène notamment, dans les toutes premières étoiles. On pense que celles-ci devaient être différentes et notamment plus massives que les étoiles qui se sont formées dans les galaxies des milliards d'années après. Ainsi, Earendel pourrait beaucoup ressembler à ces étoiles primitives que l'on dit appartenir à une population de type III, car très ancienne.
Le Soleil fait partie des étoiles de la population de type I et les étoiles plus anciennes que 10 milliards d'années, peu massives donc à longue vie, que l'on trouve dans les amas globulairesamas globulaires ou les halos stellaires des galaxies font, elles, partie des populations de type II.
L'astrophysicien Rogier Windhorst nous parle de sa découverte d'Earendel et des populations d'étoiles. Pour obtenir une traduction en français assez fidèle, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Les sous-titres en anglais devraient alors apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou à droite du rectangle, puis sur « Sous-titres » et enfin sur « Traduire automatiquement ». Choisissez « Français ». © ASU School of Earth and Space Exploration
