Un nuage de gaz distant révèle que les premières étoiles ont émergé lors des premières centaines de millions d'années suivant le Big Bang.
Une équipe dirigée par Eduardo Bañados, de l'Institut Max-Planck d'Astronomie, a identifié un nuage de gaz situé à environ 13 milliards d'années-lumière. Ce nuage contient divers éléments chimiques plus lourds que l'hélium, indiquant que la formation d'étoiles et de galaxies avait déjà débuté peu après le Big Bang.
Ce nuage a été découvert par hasard lors d'observations d'un quasar, le cœur extrêmement lumineux d'une galaxie lointaine. Le spectre du quasar présentait des anomalies, suggérant que sa lumière avait traversé un nuage de gaz intermédiaire.
Les raies d'absorption sombres dans ce spectre ont fourni des données précieuses sur la composition chimique, la température, la densité et la distance du nuage.
Illustration : Nuage de gaz découvert près d'un quasar lointain, témoignant de la chimie cosmique 850 millions d'années seulement après le Big Bang. (Département graphique MPIA)
Le spectre révèle des traces de carbone, d'oxygène, de fer et de magnésium. Bien que leurs concentrations soient 800 fois inférieures à celles de l'atmosphère solaire, leurs proportions relatives sont similaires à celles des nuages intergalactiques actuels.
Cet enrichissement chimique résulte de générations successives d'étoiles, qui transforment l'hydrogène et l'hélium en éléments plus lourds via la fusion nucléaire, libérés dans l'espace lors d'explosions de supernovae.
Cependant, cette composition ne provient pas de la première génération d'étoiles, dite "Population III". Ces étoiles primordiales, composées uniquement d'hydrogène et d'hélium issus du Big Bang, produisaient une matière distincte lors de leurs supernovae.
La présence d'éléments lourds aux proportions "modernes" indique que les signatures chimiques de la Population III ont été diluées par les générations suivantes. Cela suggère un intervalle très court entre le Big Bang et la formation des premières étoiles.
Source : The Astrophysical Journal, 31 octobre.
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