Extrait d'un communiqué de presse de l'Université de Cambridge:
Les restes des premières étoiles ont aidé les astronomes à se rapprocher pour déverrouiller les «âges sombres» du cosmos. Une équipe de chercheurs de l'Université de Cambridge et du California Institute of Technology utilise la lumière émise par des trous noirs massifs appelés quasars pour «éclairer» les gaz libérés par les premières étoiles, qui ont explosé il y a des milliards d'années. En conséquence, ils ont trouvé ce qu'ils appellent le chaînon manquant dans l'évolution de l'univers chimique.
On pense que les premières étoiles détiennent la clé de l'un des mystères du premier cosmos: comment il a évolué, passant principalement de l'hydrogène et de l'hélium à un univers riche en éléments plus lourds, tels que l'oxygène, le carbone et le fer.
Cependant, bien que les télescopes puissent détecter la lumière atteignant la Terre à des milliards d'années-lumière, permettant aux astronomes de regarder en arrière sur presque toute l'histoire de 13,7 milliards d'années de l'univers, une frontière d'observation demeure: la soi-disant «obscurité âge." Cette période, qui a duré un demi-milliard d'années après le Big Bang, s'est terminée à la naissance des premières étoiles et est inaccessible aux télescopes car les nuages de gaz qui remplissaient l'univers n'étaient pas transparents à la lumière visible et infrarouge.
«Nous avons effectivement pu scruter les âges sombres en utilisant la lumière émise par un quasar dans une galaxie éloignée il y a des milliards d'années. La lumière fournit une toile de fond sur laquelle tout nuage de gaz sur son chemin peut être mesuré », a déclaré le professeur Max Pettini de l'Institut d'astronomie de Cambridge (IoA), qui a dirigé la recherche avec le doctorant Ryan Cooke.
Prenant des mesures de précision à l’aide des plus grands télescopes du monde à Hawaï et au Chili, les chercheurs ont utilisé la spectroscopie par ligne d’absorption Quasar pour identifier les nuages de gaz appelés «systèmes alpha de Lyman amortis» (DLA). Parmi les milliers de DLA connus, l'équipe a réussi à trouver un nuage rare libéré d'une étoile très tôt dans l'histoire de l'univers.
"D'après sa composition, le gaz est le vestige d'une étoile qui a explosé il y a 13 milliards d'années", a expliqué Pettini. "Il fournit la première analyse de l'intérieur d'une des premières étoiles de l'univers."
Les résultats fournissent des observations expérimentales d'un temps qui jusqu'à présent n'a été possible de modéliser qu'avec des simulations informatiques, et aideront les astronomes à combler les lacunes dans la compréhension de l'évolution de l'univers chimique.
«Nous avons découvert de minuscules quantités d'éléments présents dans le nuage dans des proportions très différentes de leurs proportions relatives dans les étoiles normales aujourd'hui. Plus important encore, le rapport du carbone au fer est 35 fois supérieur à celui mesuré dans le soleil », a déclaré Pettini. «La composition nous permet de déduire que le gaz a été libéré par une étoile 25 fois plus massive que le Soleil et constituée à l'origine uniquement d'hydrogène et d'hélium. En fait, il s'agit d'un record fossile qui nous fournit un lien manquant vers le premier univers. »
L'étude a été publiée dans les avis mensuels de la Royal Astronomical Society par Ryan Cooke, Max Pettini et Regina Jorgenson à l'IoA, avec Charles Steidel et Gwen Rudie au California Institute of Technology à Pasadena.
