Conception artistique d'un événement de perturbation de marée (TDE), une étoile déchiquetée par la puissante gravité d'un trou noir massif. Crédit : Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF
Les chercheurs ont développé une méthode pour détecter les premières étoiles de l'univers en observant les éruptions uniques produites lorsque ces étoiles sont déchirées par des trous noirs. Ces découvertes pourraient nous permettre de mieux comprendre l'univers primitif, avec l'aide de NASALes derniers télescopes de , capables d'observer les émissions infrarouges qui en résultent.
Peu de temps après le début de l’Univers avec le Big Bang, les premières étoiles, composées principalement d’hydrogène et d’hélium, ont commencé à se former. Les propriétés de ces étoiles de première génération, Pop III, sont très différentes de celles comme notre propre Soleil ou même de celles qui se forment aujourd'hui. Ils étaient extrêmement chauds, gigantesques en taille et en masse, mais de très courte durée.
Les étoiles Pop III sont les premières usines à synthétiser la plupart des éléments plus lourds que l’hydrogène et l’hélium qui nous entourent aujourd’hui. Ils sont également très importants pour la formation des générations futures d’étoiles et de galaxies. Cependant, jusqu’à présent, il n’y a pas eu de détection directe convaincante des étoiles Pop III, car ces étoiles formées dans l’univers primitif sont très éloignées et bien trop faibles pour aucun de nos télescopes au sol ou dans l’espace.
Nouvelles méthodes de détection par les scientifiques de HKU
Pour la première fois, les scientifiques de HKU ont découvert une nouvelle méthode permettant de détecter ces premières étoiles du début de l’Univers. Une étude récente menée par le groupe de recherche du professeur Jane Lixin DAI du département de physique de HKU a proposé qu'une étoile Pop III puisse être déchirée en morceaux par la force de marée si elle erre à proximité d'un trou noir massif.
Dans un tel événement de perturbation des marées (TDE), le trou noir se régale des débris stellaires et produit des éruptions très lumineuses. Les chercheurs ont étudié le processus physique complexe impliqué et ont démontré que ces éruptions peuvent briller sur des milliards d’années-lumière pour nous atteindre aujourd’hui. Plus important encore, ils ont découvert que les signatures uniques de ces éruptions TDE peuvent être utilisées pour identifier l’existence d’étoiles Pop III et mieux comprendre leurs propriétés.
Caractéristiques uniques et avancées technologiques
« 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. 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 », a déclaré le professeur Jane Dai, chercheuse principale et auteur correspondant du projet.
« Il est intéressant de noter que non seulement la durée des éruptions est étirée, mais aussi leur longueur d’onde. La lumière optique et ultraviolette émise par le TDE sera transférée aux émissions infrarouges lorsqu’elle atteindra la Terre. Le Dr Rudrani Kar Chowdhury, chercheur postdoctoral au Département de physique de HKU et premier auteur de l'article, a ajouté.
Perspectives d'avenir avec les missions de la NASA
Ce qui rend la découverte plus excitante est que deux missions phares de la NASA, le télescope spatial James Webb (JWST) récemment lancé et le prochain télescope spatial romain Nancy Grace (Roman), ont la capacité d'observer de telles émissions infrarouges à de grandes distances.
Professeur Priya Natarajan du Département d'astronomie et de physique de Université de Yale et un co-auteur de l'article a mentionné : « 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, qui serviraient à leur tour. comme une découverte indirecte des stars de Pop III.
Mme Janet Chang, doctorante au Département de physique de HKU et co-auteur de l'article, a ajouté : « Nous prévoyons que quelques dizaines de ces événements seront détectés par Roman chaque année si la bonne stratégie d'observation est poursuivie. »
En gardant ces découvertes à l’esprit, la prochaine décennie présente un potentiel important pour identifier ces sources distinctes, conduisant à des révélations passionnantes sur les stars de Pop III et à percer les mystères de la création de l’univers.
