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La NASA observe l'aube de l'univers

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A l'aide de la caméra infrarouge embarquée du télescope spatial Spitzer, une équipe de scientifiques de la NASA pense avoir détecté la lueur des premières étoiles de l'univers. Connues sous le nom d'étoiles de Population III, on suppose que ces astres se sont formés 200 millions d'années après le big-bang.

Vue d'artiste du télescope Spatial Spitzer sur son orbite héliocentrique (Crédit : NASA)

Si cette découverte se confirmait, elle viendrait corroborer les résultats des observations du fond diffus cosmologique menées dans les années 90 par le satellite COBE (Cosmic Background Explorer), qui avaient suggéré l'existence, dans l'infrarouge, d'un fond diffus ne pouvant être attribué aux étoiles connues. Elle confirmerait également les observations du satellite WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), qui avait estimé la date d'apparition des premières étoiles entre 200 et 400 millions d'années après le big-bang

Cartographie en projection de Mollweide de la lueur primordiale de l'Univers En rouge figurent les régions les plus chaudes, et en bleu les plus froides Image obtenue à l'aide du satellite WMAP en 2003 (Crédit : NASA/WMPA )

Les étoiles de Population III

Les étoiles que l'on peut observer depuis la Terre appartiennent aux populations I et II - on les classe par ordre de découverte. La population III, quant à elle, est une classe théorique regroupant des étoiles qui se seraient formées il y a 14 milliards d'années, peu après le big-bang. Néanmoins, jusqu'à aujourd'hui, elles étaient toujours restées invisibles aux yeux des télescopes.

Formées à partir de gaz et de poussière, ces étoiles originelles étaient, d'après les astrophysiciens, cent fois plus massives que notre soleil, extrêmement chaudes, et leur durée de vie ne dépassait pas quelques millions d'années. L'univers étant en expansion, les longueurs d'ondes qu'elles émettaient dans l'ultraviolet se sont étirées, et leur lumière a ainsi « basculé » dans l'infrarouge.

Une observation indirecte et sujette à caution

Pendant près de 10 heures, la caméra infrarouge du télescope spatial Spitzer a capturé le fond diffus de la constellation de Draco. La méthode utilisée par les chercheurs pour isoler le rayonnement d'hypothétiques étoiles de Population III est intuitive. Comme si, pour dénicher la flamme d'une bougie sur une vue aérienne de Paris illuminée, on ôtait les lampadaires, les néons, puis les phares de voitures, les chercheurs de la NASAont gommé du cliché les lueurs de tous les astres qu'ils connaissaient.

« Nous avons ôté les astres proches et lointains, et avons obtenu un cliché du ciel sans étoile ni galaxie, mais où subsistaient des lueurs infrarouges, ainsi que des tâches de grands diamètres. Nous pensons qu'il pourrait s'agir de la lumière émise par les premières étoiles de notre univers », a expliqué à ce propos le docteur John Mather, doyen du projet.

Image infrarouge à 3,6 microns de la constellation Draco La partie inférieure de l'image est le résultat du gommage des autres sources de lumière infrarouge (en grisé) Les lueurs persistantes pourraient provenir d'étoiles de Population III (Crédit : NASA/GSFC/JPL-Caltech)

Néanmoins, l'astrophysicien Richard Ellis précise que les résultats doivent encore être validés, car la moindre erreur dans l'excision des autres sources de lumière infrarouge aurait pu entâcher les résultats.

Ainsi, il propose de fournir à d'autres équipes les données du télescope Spitzer et de vérifier les résultats par l'utilisation de méthodes indépendantes.

Les premières étoiles de l'univers se sont-elles mises à briller simultanément ?

Des scientifiques se montrent déjà intrigués par les résultats : « la force du signal tend à prouver que les premières étoiles ont commencé à briller simultanément partout dans l'univers », indique l'astrophysicien Richard Ellis, de l'Institut technologique de Passadena. « Alors que, jusque-là, l'univers était plongé dans une obscurité totale. »

Si ces premières conclusions font rêver, la confirmation de la nature réelle de ce rayonnement infrarouge devra probablement attendre 2013, avec l'envoi du télescope spatial James Webb, doté d'un miroir de 6,5 mètres de diamètre.

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