Le télescope spatial Hubble de la NASA/ESA a établi une nouvelle référence extraordinaire : détecter la lumière d’une étoile qui a existé au cours du premier milliard d’années après la naissance de l’Univers lors du Big Bang (à un décalage vers le rouge de 6,2) – l’étoile individuelle la plus éloignée jamais vue. Cela établit une cible majeure pour le télescope spatial NASA/ESA/CSA James Webb dans sa première année.
Cette trouvaille est un énorme bond en arrière dans le temps par rapport au précédent détenteur du record d’une seule étoile; détectée par Hubble en 2018. Cette étoile existait lorsque l’univers avait environ 4 milliards d’années, soit 30 % de son âge actuel, à une époque que les astronomes appellent «redshift 1,5». Les scientifiques utilisent le mot «décalage vers le rouge» car, à mesure que l’Univers s’étend, la lumière des objets distants est étirée ou « décalée » vers des longueurs d’onde plus longues et plus rouges lorsqu’elle se dirige vers nous.
Mais l’étoile nouvellement détectée est si loin que sa lumière a mis 12,9 milliards d’années pour atteindre la Terre, nous apparaissant comme elle l’était lorsque l’univers n’avait que 7% de son âge actuel, à un décalage vers le rouge de 6,2. Les plus petits objets vus auparavant à une si grande distance sont des amas d’étoiles, intégrés à l’intérieur des premières galaxies. Grâce au rare alignement avec l’amas de galaxies grossissant, l’étoile Earendel apparaît directement sur, ou très près d’une ondulation dans le tissu de l’espace. Cette ondulation, connue en optique sous le nom de «caustique», fournit un grossissement et un éclaircissement maximum. L’effet est analogue à la surface ondulée d’une piscine créant des motifs de lumière vive au fond de la piscine par une journée ensoleillée. Les ondulations sur la surface agissent comme des lentilles et concentrent la lumière du soleil pour une luminosité maximale sur le fond de la piscine.
Cette caustique fait sortir l’étoile Earendel de la lueur générale de sa galaxie d’origine. Sa luminosité est multipliée par mille ou plus. À ce stade, les astronomes ne sont pas en mesure de déterminer si Earendel est une étoile binaire, mais la plupart des étoiles massives ont au moins une étoile compagne plus petite. Les astronomes s’attendent à ce qu’Earendel reste fortement agrandi pour les années à venir. Il sera observé par le télescope spatial NASA/ESA/CSA James Webb plus tard en 2022. La haute sensibilité de Webb à la lumière infrarouge est nécessaire pour en savoir plus sur Earendel, car sa lumière est étirée (décalée vers le rouge) vers des longueurs d’onde infrarouges plus longues par l’expansion de la Univers.
Version annotée
L’étoile surnommée Earendel (indiquée ici par une flèche) est positionnée le long d’une ondulation dans l’espace-temps qui lui donne un grossissement extrême, lui permettant d’émerger dans la vue de sa galaxie hôte, qui apparaît comme une tache rouge dans le ciel. Toute la scène est vue à travers la lentille déformée créée par un amas de galaxies massif dans l’espace intermédiaire, ce qui permet de voir les caractéristiques de la galaxie, mais déforme également leur apparence – un effet que les astronomes appellent lentille gravitationnelle. Les points rouges de chaque côté d’Earendel sont un amas d’étoiles qui se reflète de chaque côté de l’ondulation, résultat de la distorsion de la lentille gravitationnelle. La galaxie entière, appelée Sunrise Arc, apparaît trois fois, et les nœuds sur toute sa longueur sont davantage des amas d’étoiles en miroir. La position unique d’Earendel le long de la ligne de grossissement la plus extrême lui permet d’être détecté, même s’il ne s’agit pas d’un amas.
Source :
Texte : © European Space Agency (ESA)
Image : © NASA, ESA, B. Welch (JHU), D. Coe (STScI), A. Pagan (STScI); CC BY 4.0