Vue d’artiste d’un événement de destruction par marée d’une étoile alors qu’elle passe à proximité d’un trou noir massif. Crédit : Institut scientifique du télescope spatial/Ralf Crawford
Les toutes premières étoiles qui se sont allumées après le Big Bang sont celles qui ont donné l’empreinte chimique à l’univers dans lequel nous vivons aujourd’hui et qui ont préparé le terrain sur lequel toutes les étoiles ultérieures sont nées et ont évolué. Pour les distinguer de celles-ci, les astronomes ont appelé les étoiles de première génération population III, et depuis qu’ils ont réalisé que les deux autres générations connues et observées – populations II et I – n’étaient pas suffisantes pour expliquer ce qui existe, ils les recherchent. Sans résultats probants.
Sur Les lettres du journal astrophysique une nouvelle idée a été publiée par un groupe de chercheurs de Hong Kong : au lieu d’essayer de les observer directement, nous pouvons rechercher des étoiles de la population III grâce à l’émission qu’elles produiraient si elles entraient en contact avec un trou noir massif.
L’idée est prometteuse pour au moins deux raisons. La première, et la plus évidente, est que jusqu’à présent la recherche directe n’a eu aucun effet. Les étoiles de la Population III étaient en fait extrêmement chaudes, de taille et de masse gigantesques, mais de très courte durée. Ils vivaient dans l’univers primordial, donc très lointain, et apparaîtraient, aux yeux des télescopes actuels au sol ou dans l’espace, trop faibles.
La seconde est que le mécanisme proposé produirait plutôt une émission détectable par certains télescopes actuellement en fonctionnement – comme le télescope spatial James Webb – ou en construction – comme le télescope romain Nancy Grace. Voyons pourquoi.
En passant suffisamment près d’un trou noir massif, une étoile peut être mise en pièces par les forces de marée générées par son champ gravitationnel très intense, dans ce qu’on appelle en anglais événement de perturbation des marées (Tde). Cela se produit dans l’univers actuel et cela s’est produit dans l’univers primordial, dans lequel les seules étoiles en circulation étaient celles de la Population III. Et tandis que le trou noir se nourrit de débris stellaires, il produit des éruptions très brillantes, que les auteurs de l’étude ont étudiées en profondeur, démontrant qu’elles pourraient parcourir des milliards d’années-lumière et nous atteindre. Arrivant, de plus, avec des caractéristiques uniques par rapport à tous les autres. En voyageant d’une distance aussi lointaine, en fait, en cours de route, ils seraient affectés par l’expansion de l’univers qui allongerait leur durée. Ces éruptions apparaîtraient donc et s’atténueraient sur une période de temps beaucoup plus longue que leurs analogues plus récents. Non seulement cela, mais aussi leur longueur d’onde, comme pour tout rayonnement venant de loin – en raison de ce qu’on appelle redshift cosmologique – passerait de l’optique/ultraviolet à l’infrarouge.
Mais où chercher ces événements ? A priori, une question à laquelle on ne peut répondre. C’est pourquoi l’arrivée d’un télescope comme le Nancy Grace Roman pourrait faire la différence : il pourra en effet combinez une vision infrarouge parfaite à très longue distance avec un large champ de vision, capable de capturer, d’un seul coup d’œil, une vaste zone du ciel. Les auteurs de l’étude ont également fait des prédictions sur le nombre d’événements qui pourraient être détectés : “si une stratégie d’observation adéquate est suivie” – disent-ils – “nous nous attendons à quelques dizaines de détections”. Le lancement du Nancy Grace Roman est désormais prévu pour 2027 – nous verrons.
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