Des observations du télescope spatial James-Webb suggèrent la présence d'étoiles gigantesques dans une galaxie lointaine de l'univers primitif. Ces potentielles étoiles de Population III pourraient atteindre des masses jusqu'à 10 000 fois celle du Soleil. Ces découvertes pourraient expliquer les origines des trous noirs supermassifs.
Le télescope spatial James-Webb a permis aux astronomes d'examiner des galaxies lointaines de l'univers primitif, révélant des signatures chimiques inhabituelles dans certaines. Dans la galaxie GS 3073, des chercheurs dirigés par Devesh Nandal au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics ont identifié des niveaux d'azote exceptionnellement élevés, bien au-delà de ce qui peut être expliqué par des étoiles typiques ou des événements cosmiques.
Les étoiles proches semblent limitées à environ 120 masses solaires, comme l'assument les modèles d'évolution galactique. « Tous nos modèles d'évolution des galaxies… reposent sur le fait que les étoiles ne peuvent pas être plus massives que 120 masses solaires environ », a noté Nandal. Cependant, les étoiles de Population III — géants primordiaux hypothétiques — pourraient atteindre 1 000 à 10 000 masses solaires et produire un excès d'azote, selon des simulations. L'équipe de Nandal a calculé qu'un petit nombre de telles étoiles pourrait expliquer l'abondance d'azote de GS 3073. « Notre travail montre la preuve la plus solide à ce jour d'étoiles supermassives de Population III dans l'univers primitif », a-t-il déclaré.
Un azote élevé est apparu dans d'autres galaxies lointaines, mais les niveaux de GS 3073 se distinguent. Les sceptiques, dont Roberto Maiolino à l'Université de Cambridge, soutiennent que la maturité chimique de la galaxie suggère un environnement non vierge inadapté aux étoiles de Population III. John Regan à l'Université de Maynooth a répliqué que les galaxies de l'univers primitif présentent souvent des traits bizarres, rendant de telles formations plausibles.
Si confirmées, ces étoiles pourraient éclaircir comment les trous noirs supermassifs sont apparus tôt dans l'histoire cosmique, offrant une voie de croissance rapide à partir d'effondrements stellaires massifs. La vérification reste difficile, nécessitant des signatures supplémentaires. « Renforcer l'argument de leur existence est franchement dur — il est très dur pour nous d'avoir une signature irréfutable », a dit Regan, ajoutant : « Mais cette signature est très forte. »
Les résultats paraissent dans The Astrophysical Journal Letters (DOI : 10.3847/2041-8213/ae1a63).