Un nuage de gaz lointain montre que les premières étoiles se sont formées au cours des premières centaines de millions d'années après le Big Bang.
Une équipe dirigée par Eduardo Bañados du Max-Planck-Institut für Astronomie a découvert un nuage de gaz à près de 13 milliards d'années-lumière qui contient une variété d'éléments chimiques plus lourds que l'hélium. Cela signifie que la formation d'étoiles et de galaxies a déjà commencé au cours des premières centaines de millions d'années après le Big Bang.
Le nuage de gaz a été découvert par accident lors d'observations d'un quasar - le noyau extrêmement brillant d'une galaxie lointaine. Les astronomes ont découvert que le spectre lumineux de ce quasar semblait plutôt curieux. Ils en ont déduit que la lumière du quasar avait traversé un nuage de gaz légèrement plus proche en cours de route.
De plus, le nuage de gaz a laissé des raies d'absorption sombres dans le spectre du quasar. Et ce modèle de raies d'absorption contient des informations sur la composition chimique, la température, la densité et même la distance du nuage de gaz.
Illustration ci-dessus :Impression du nuage de gaz que les astronomes ont découvert au voisinage d'un quasar lointain. Le gaz brosse un tableau de la chimie cosmique 850 millions d'années seulement après le Big Bang. (Département graphique MPIA)
Le spectre du nuage de gaz montre des traces de divers éléments chimiques, dont le carbone, l'oxygène, le fer et le magnésium. Bien que leurs quantités soient 800 fois plus petites que dans l'atmosphère de notre soleil, leurs proportions mutuelles ressemblent à celles des nuages de gaz que l'on peut encore trouver dans l'espace entre les galaxies.
L'enrichissement chimique du gaz dans l'univers a été causé par des générations successives d'étoiles. Les étoiles convertissent l'hydrogène et l'hélium en éléments plus lourds grâce à la fusion nucléaire. Ce matériau est répandu dans l'espace et le gaz présent dans les explosions de supernova.
Cependant, la composition du nuage de gaz lointain ne peut pas avoir été causée par la toute première génération d'étoiles, appelée de manière confuse "Population III". Contrairement à toutes les générations d'étoiles ultérieures, ces étoiles n'ont formé que de l'hydrogène et de l'hélium, les seuls éléments formés lors du Big Bang. La matière que ces "étoiles primordiales" répandaient lors de leurs éventuelles explosions de supernova avait donc également une composition différente de celle de leurs successeurs.
Le fait que le nuage de gaz montre des éléments lourds dans les proportions « modernes » montre que les traces chimiques de la population III ont déjà été effacées par celles des générations d'étoiles ultérieures. Et cela signifie qu'il pourrait y avoir eu très peu de temps entre le Big Bang et la formation de la première génération d'étoiles.
Source :The Astrophysical Journal , 31 octobre
