Le télescope spatial James Webb précise l’identité de la plus lointaine étoile découverte à ce jour
Le télescope spatial James Webb de la NASA, en collaboration avec le télescope spatial Hubble, a dévoilé une image inédite de la plus lointaine étoile découverte dans l’univers. L’étoile, baptisée Earendel, se trouve dans la galaxie Sunrise Arc et s’est formée à l’aube de l’Univers, il y a près de 13 milliards d’années. De récentes observations montrent qu’Earendel est une étoile massive de type B, deux fois plus chaude que notre Soleil et émettant une luminosité plus d’un million de fois supérieure à celle de notre étoile.
Image d’entête : par le télescope spatial James Webb de la NASA, un amas de galaxies massif appelé WHL0137-08 contenant la galaxie la plus fortement grossie (par l’effet de lentille gravitationnelle) connue dans les premiers milliards d’années de l’univers : Sunrise Arc, et à l’intérieur de cette galaxie, l’étoile la plus lointaine jamais détectée. La galaxie Sunrise Arc apparaît comme une traînée rouge juste en dessous de la pointe de diffraction à la position 5 heures. (Image : NASA, ESA, CSA, D. Coe (STScI/AURA pour l’ESA ; Johns Hopkins University), B. Welch (NASA’s Goddard Space Flight Center ; University of Maryland, College Park). Traitement des images : Z. Levay)
Earendel a été repérée pour la première fois en 2022, mais le puissant télescope spatial James Webb n’a que récemment zoomé sur cette lointaine étoile, révélant d’intimes détails sur ses propriétés.
Dissimulée derrière ce que la NASA appelle une « ride de l’espace-temps », Earendel se trouve dans un amas de galaxies dont les proportions sont telles qu’elles plient le tissu même de l’espace-temps, créant ainsi une lentille cosmique qui amplifie sa présence. Ce phénomène, connu sous le nom de lentille gravitationnelle, a offert aux astronomes une rare porte vers un lointain passé, laissant entrevoir un univers naissant.
Schéma du phénomène de lentille gravitationnelle : (exemple) un amas de galaxies (ou un objet massif), au centre de l’image, déforme par sa masse la lumière et la toile de l’espace temps, représenter par la grille bleue. Ainsi, du point de vue de la Terre, en bas à droite, cette courbure de l’espace temps crée un effet de loupe qui permet de grossir les galaxies se touvant plus loin derrière l’amas de galaxies entrainant l’effet de lentille gravitationnelle. (Hubble)
La caméra NIRCam (Near-Infrared Camera) du télescope Webb a exploité au maximum le phénomène de lentille gravitationnelle, la lumière d’Earendel étant amplifiée par l’attraction gravitationnelle du colossal amas de galaxies WHL0137-08. Comme cet amas se trouve entre nous et Earendel, l’espace est déformé, ce qui permet aux astronomes de regarder à travers cette lentille cosmique.
L’effet de lentille gravitationnelle a atteint un facteur d’agrandissement d’au moins 4 000, permettant ainsi aux scientifiques d’observer l’étoile un milliard d’années seulement après le Big Bang. Cette prouesse dépasse de loin le précédent record. En effet, l’étoile Icarus a été découverte par Hubble en 2018 et sa lumière nous est parvenue environ 4 milliards d’années après le Big Bang. De plus, l’identification récente par Webb d’une autre étoile à lentille, une géante rouge observée 3 milliards d’années après le Big Bang, nommée Quyllur, vient s’ajouter au catalogue croissant d’étoiles lointaines.
Par l’instrument NIRCam (Near-Infrared Camera) de Webb, localisation de l’étoile Earendel à partir de l’amas de galaxies WHL0137-08. ( Image : NASA, ESA, CSA, D. Coe (STScI/AURA pour l’ESA ; Johns Hopkins University), B. Welch (NASA’s Goddard Space Flight Center ; University of Maryland, College Park). Traitement des images : Z. Levay)
Cette vue détaillée met en évidence la position de l’étoile Earendel le long d’une ondulation de l’espace-temps (ligne pointillée) qui l’agrandit et permet de détecter l’étoile sur une si grande distance, près de 13 milliards d’années-lumière. La distorsion et le grossissement sont créés par la masse d’un énorme amas de galaxies situé entre Hubble et Earendel. (NASA/ ESA/ Brian Welch (JHU)/ Dan Coe (STScI)/ Alyssa Pagan (STScI))
Fait remarquable, Earendel n’est peut-être pas seule. Webb a repéré des anomalies dans la couleur d’Earendel qui indiquent la présence d’une étoile voisine plus froide et plus rouge. L’expansion de l’univers a provoqué l’étirement de cette lumière à des longueurs d’onde dépassant les capacités de Hubble, ce qui la rend détectable uniquement par Webb.
La NIRCam de Webb présente également un réservoir d’observations potentiellement importantes au sein de la galaxie Sunrise Arc, la galaxie la plus profondément amplifiée (par l’effet de lentille gravitationnelle…) identifiée depuis le premier milliard d’années de l’univers. Cette galaxie amplifiée comporte de jeunes régions de formation d’étoiles et des amas d’étoiles bien établis, dont certains ne dépassent pas 10 années-lumière de diamètre. De part et d’autre de la région de grossissement maximal, qui traverse Earendel, ces caractéristiques sont reflétées par la distorsion causée par la lentille gravitationnelle. Certaines de ces étoiles pourraient être plus anciennes qu’Earendel.
Il n’y a pas si longtemps, les plus petits objets cosmiques détectables de l’Univers primitif étaient des galaxies entières. Aujourd’hui, grâce au puissant télescope spatial James Webb, les astronomes peuvent détecter individuellement des étoiles de même distance ou de même âge. Avec un optimisme prudent, la NASA espère maintenant pouvoir localiser les premières générations d’étoiles. Ces étoiles primitives auraient été composées uniquement des éléments constitutifs de l’univers, à savoir l’hydrogène et l’hélium issus du Big Bang.
Présentée sur le site de la NASA : Webb Reveals Colors of Earendel, Most Distant Star Ever Detected.