Des scientifiques de Yale et de l'Université de Hong Kong suggèrent de rechercher des éruptions lumineuses provenant d'événements de perturbation des marées pour détecter les premières étoiles de l'univers, qui sont restées insaisissables malgré leur rôle important dans l'évolution cosmique. Crédit : Issues.fr.com
Les chercheurs affirment que les premières étoiles ont laissé derrière elles des éruptions distinctives qui peuvent être détectées par une nouvelle génération de télescopes spatiaux.
Les astronomes de Yale et de l'Université de Hong Kong ont proposé une nouvelle stratégie pour trouver les premières étoiles de l'univers : en recherchant les signes de leurs dernières éruptions ardentes.
Pendant des années, les scientifiques ont recherché des preuves directes de l'existence d'étoiles de la « Population III », la première génération d'étoiles qui ont illuminé l'univers quelques centaines de millions d'années seulement après l'apparition des étoiles. Big Bang. Formées à partir du gaz vierge du premier univers, ces premières étoiles ont joué un rôle crucial dans l’évolution du cosmos et le développement des générations d’étoiles ultérieures.
« Nous avons réalisé que le feu d'artifice créé par la destruction d'une étoile de Population III qui s'éloigne trop près d'un trou noir devrait être détectable. — Priyamvada Natarajan
Les astronomes affirment que les premières étoiles étaient initialement exemptes de métaux, composées principalement d’hydrogène et d’hélium. Cependant, ils ont finalement commencé à produire des métaux dans leur noyau, ce qui en a fait un pont vers les étoiles qui se formeraient des milliards d’années plus tard.
Les étoiles de la « Population III » devraient également être distinctes d’autres manières. On s’attend à ce qu’elles soient beaucoup plus massives et plus chaudes que le soleil terrestre et d’autres étoiles plus jeunes ; ils avaient également une durée de vie plus courte.
Cependant, ces premières étoiles n’ont pas encore été détectées par observation. Selon les chercheurs, la clé pour les trouver est de rechercher les fusées éclairantes qu’ils ont laissées derrière eux.
« La récente détection des premiers trous noirs par le Télescope spatial James Webb suggère qu'elles sont également en place à peu près au même moment que les premières étoiles », a déclaré Priyamvada Natarajan, professeur Joseph S. et Sophia S. Fruton et titulaire de la chaire d'astronomie et professeur de physique à la Faculté des arts et des sciences (FAS) de Yale. et co-auteur d'une nouvelle étude publiée dans Le Lettres de journaux astrophysiques.
« Nous avons réalisé que le feu d'artifice créé par la destruction d'une étoile de la population III qui s'éloigne trop près d'un trou noir devrait être détectable », a déclaré Natarajan.
Représentation artistique d'un événement de perturbation des marées. Crédit : Ralf Crawford/Institut scientifique du télescope spatial
Détection d'événements cosmiques sur des milliards d'années-lumière
Dans la nouvelle étude, les chercheurs suggèrent que si une étoile de la « population III » rencontre un trou noir, l’« événement de perturbation des marées » (TDE) qui en résulterait, au cours duquel le trou noir déchire l’étoile, créerait une éruption particulièrement brillante – brillante. suffisamment et suffisamment longtemps pour traverser des milliards d’années-lumière et atteindre la Terre aujourd’hui. De plus, l'éruption aurait une « signature » identifiable et perceptible par les astronomes.
« À mesure que les photons énergétiques voyagent depuis une distance très lointaine, la durée de l'éruption sera étirée en raison de l'expansion de l'univers », a déclaré l'astronome Jane Dai de l'Université de Hong Kong, chercheuse principale de l'équipe de recherche. « Ces éruptions TDE augmenteront et diminueront sur une très longue période de temps, ce qui les distinguera des TDE des étoiles de type solaire dans l'univers proche. »
Il est important de noter que la longueur d'onde de la lumière des éruptions est également étirée, selon le premier auteur de l'étude, Rudrani Kar Chowdhury de l'Université de Hong Kong. « La lumière optique et ultraviolette émise par le TDE sera transférée aux longueurs d'onde infrarouges lorsqu'elle atteindra la Terre », a-t-elle déclaré.
Et cette lumière infrarouge peut être détectée, ont indiqué les chercheurs.
Le rôle des télescopes modernes dans la détection des étoiles
On dit que deux produits phares NASA missions, le télescope spatial James Webb et le prochain Nancy Grace Télescope spatial romaintous deux ont la capacité de détecter les émissions infrarouges, même à de grandes distances.
« Les capacités uniques de Roman, capable simultanément d'observer une grande partie du ciel et de jeter un coup d'œil profond dans l'univers primitif, en font une sonde prometteuse pour détecter ces éruptions Pop III TDE », a déclaré Natarajan. « C'est peut-être la seule manière de déduire la présence de stars de Pop III. »
De telles découvertes sont possibles au cours de la prochaine décennie, affirment les chercheurs.
Pour en savoir plus sur cette recherche, voir Utilisation des trous noirs pour découvrir des preuves de l'existence des premières étoiles de l'univers.
