Pour les astronomes, astrophysiciens et cosmologistes, la capacité de détecter les premières étoiles formées dans notre univers a toujours été inaccessible.
L'objet le plus éloigné jamais observé était le MACS 1149-JD, une galaxie située à 13,2 milliards d'années-lumière de la Terre qui a été vue dans l'image Hubble eXtreme Deep Field (XDF).
D'un autre côté, jusqu'à environ 1 milliard d'années après le Big Bang, l'univers a connu ce que les cosmologistes appellent les «âges sombres», lorsque l'univers était rempli de nuages de gaz qui obscurcissaient la lumière visible et infrarouge.
Heureusement, une équipe de chercheurs du Center for Relativistic Astrophysics du Georgia Institute of Technology a récemment réalisé des simulations montrant à quoi ressemblaient les premières étoiles.
L'étude, qui décrit les résultats publiés dans les Avis mensuels de la Royal Astronomical Society, a été dirigée par Jen Chiaki et John Wise, chercheur et professeur agrégé du CfRA (respectivement).
Ils ont été rejoints par des chercheurs de l'Université de Rome, de l'Observatoire astronomique de Rome, de l'Institut national d'astrophysique (INAF) et de l'Institut national de physique nucléaire (INFN).
Sur la base des cycles de vie et de mort des étoiles, les astrophysiciens suggèrent que les premières étoiles de l'univers étaient très pauvres en métaux. Formées environ 100 millions d'années après le Big Bang, ces étoiles se composaient d'une soupe primordiale d'hydrogène gazeux, d'hélium et de traces de métaux légers.
Ces gaz se sont effondrés pour former des étoiles 1000 fois plus massives que notre Soleil.
En raison de leur taille, les étoiles ont été de courte durée et n'ont probablement survécu que quelques millions d'années. Pendant ce temps, des éléments nouveaux et plus lourds sont apparus dans leurs fours nucléaires, qui se sont ensuite dispersés alors que les étoiles s'effondraient et explosaient en supernovae.
En conséquence, la prochaine génération d'étoiles avec des éléments plus lourds contiendra du carbone, conduisant à la désignation d'étoiles renforcées au carbone (CEMP).
La composition de ces étoiles, que les astronomes peuvent aujourd'hui voir, est le résultat de la nucléosynthèse (fusion) d'éléments plus lourds de la première génération d'étoiles.
En étudiant le mécanisme de formation de ces étoiles pauvres en métaux, les scientifiques peuvent tirer des conclusions sur ce qui s'est passé pendant les «âges sombres» cosmiques lorsque les premières étoiles se sont formées.
Cette recherche fait partie d'un domaine en pleine croissance appelé «archéologie galactique».
Tout comme les archéologues s'appuient sur des fossiles et des artefacts pour en savoir plus sur les sociétés qui ont disparu il y a des siècles ou des millénaires, les astronomes recherchent des étoiles anciennes à étudier pour en savoir plus sur celles qui sont mortes depuis longtemps.
La prochaine étape, selon les chercheurs, consistera à dépasser les caractéristiques du carbone des étoiles anciennes et à inclure d'autres éléments plus lourds dans des modèles plus grands. Ce faisant, les archéologues galactiques espèrent en savoir plus sur l'origine et la distribution de la vie dans notre univers.
