ScienceAlert : Des signes d’étoiles monstres 10 000 fois plus massives que notre Soleil découverts à l’aube des temps

Nous ne savons pas à quoi ressemblaient les premières étoiles de l’univers. En regardant dans les confins lointains de l’univers primitif, nous n’avons vu que des traces de leur présence.

Mais de nouvelles preuves retrouvées dans les images du télescope spatial James Webb semblent être en accord avec l’idée moderne qui gagne du terrain : il n’y a pas si longtemps, les premières étoiles sont apparues – sinon parmi elles – sous forme de boules de chaleur alimentées par fusion. Et en colère à ce sujet Elle était un géant absoluavec des masses allant jusqu’à 10 000 soleils.

Aujourd’hui, grâce aux données recueillies par le télescope spatial James Webb, nous pensons avoir trouvé la première preuve de l’existence de ces étoiles inhabituelles. dit l’astrophysicienne Corinne Charbonnell de l’Université de Genève en Suisse.

La première pièce de ce puzzle est un type d’amas d’étoiles appelé amas globulaire. Ceux-ci sont relativement abondants dans l’univers local ; là-bas autour 157 pièces Ils sont classés comme amas globulaires dans la Voie Lactée. Ce sont des amas globulaires très denses contenant entre 100 000 et 1 million d’étoiles ; Et toutes ces étoiles ont des propriétés chimiques très similaires, ce qui indique qu’elles sont nées à peu près au même moment, à partir du même nuage de gaz.

Ils sont aussi souvent constitués de très vieilles étoiles aux portes de la mort ; Les astronomes considèrent ces anciens amas globulaires comme des « fossiles » de l’univers primitif et les étudient pour en savoir plus sur la chimie des éons passés.

Mais il y a quelque chose de vraiment étrange dans ces anciens amas globulaires. Ils montrent des rapports d’abondance chimique qui varient d’une étoile à l’autre difficile à expliquer: enrichissement en hélium, azote et sodium et appauvrissement relatif en carbone et en oxygène.

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L’explication la plus appropriée de cette abondance est la combustion de l’hydrogène à des températures extrêmement élevées. En 2013, des chercheurs ont suggéré qu’un moyen possible d’atteindre ces températures plus élevées était de Les noyaux des étoiles massives. Des étoiles très massives. Massif, même, à environ 10 000 masses solaires, avec des noyaux plus chauds et des pressions bien supérieures à celles des étoiles que nous voyons autour de nous aujourd’hui.

Charbonnel et son collègue Mark Gillies, anciennement à l’Université de Surrey mais maintenant à l’Université de Barcelone, Espagne, puis Situé en 2018 Il est possible que les vents stellaires de ces étoiles « contaminent » le milieu interstellaire des amas globulaires avec ces éléments. Pendant ce temps, des collisions constantes avec des étoiles plus petites ont reconstitué la masse de l’étoile. Toutes les étoiles nées de matière interstellaire contaminée héritent des abondances chimiques catégorisées par les étoiles massives dans l’univers primitif.

Malheureusement, ces anciennes étoiles polluées sont mortes il y a longtemps et leur lumière s’est éteinte depuis longtemps sur les amas voisins.

« Les amas mondiaux ont entre 10 et 13 milliards d’années, alors que l’âge maximum des étoiles est de deux millions d’années », dit Gillis. « Ils ont donc disparu très tôt dans les amas que l’on peut observer aujourd’hui. Il ne reste que des traces indirectes. »

Tout est très propre et bien rangé; Mais plus de preuves d’observation étaient nécessaires. Ensuite, le JWST a jeté un coup d’œil sur une galaxie très, très lointaine : GN-z11, qui se cache à peine 440 millions d’années après le Big Bang, dont la lumière ne nous a atteint que maintenant après un voyage de 13,3 milliards d’années à travers l’expansion de l’espace.

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Nous connaissons le GN-z11 depuis un quelques annéesmais il a fallu JWST – le télescope spatial le plus puissant jamais construit – pour analyser le spectre de lumière qu’il nous a renvoyé à travers l’espace et le temps.

Les données reçues se sont avérées plutôt étranges. Le milieu interstellaire de GN-z11 est fortement enrichi en azote par rapport à l’oxygène, avec une proportion d’abondance plus de quatre fois Ce soleil… curieux, s’il est compatible avec Formation d’amas sphériques Les astronomes l’ont remarqué.

Charbonnel et ses collègues ont mené une analyse et une modélisation complètes et ont découvert que les étoiles géantes entre environ 1 000 et 10 000 masses solaires qui se sont formées à la suite de collisions incontrôlées d’objets plus petits pouvaient expliquer de manière cohérente leurs taux d’abondance, non seulement dans les amas globulaires, mais aussi dans GN-z11. .

« La forte présence d’azote ne peut s’expliquer que par la combustion de l’hydrogène à des températures extrêmement élevées, que seuls les cœurs d’étoiles massives peuvent atteindre, comme le montrent les modèles de Laura Ramirez-Galeano, étudiante en master dans notre équipe. Charbonnell explique.

Les preuves sont loin d’être concluantes, mais elles nous indiquent où chercher pour plus d’informations. Les chercheurs espèrent obtenir plus de données sur les premières galaxies du JWST, à la recherche d’indices similaires qui peuvent nous aider à identifier ces premières étoiles. À son tour, cela pourrait aider à résoudre d’autres mystères, tels que la formation des trous noirs supermassifs dans l’univers primitif et à quoi ressemblaient les premières étoiles de l’univers.

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« Si le scénario d’étoiles supermassives peut être soutenu par de futures études, il constituera une étape importante pour notre compréhension des amas globulaires et pour la formation d’étoiles ultramassives en général, avec de nombreuses implications importantes », a-t-il ajouté. écrivent les chercheurs.

« Dans tous les cas, les caractéristiques distinctes de GN-z11 qui viennent d’être révélées par le JWST justifient des études supplémentaires pour comprendre les processus physiques en cours dans des objets aussi extrêmes dans l’univers primitif, et leur lien possible avec la formation d’étoiles sphériques, d’étoiles supermassives et peut-être aussi des trous noirs supermassifs. » entre autres. »

Recherche publiée dans Astronomie et astrophysique.

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