Les astronomes viennent de repérer l'étoile la plus éloignée à ce jour. Combien plus loin dans le temps pourrions-nous voir ?

Le télescope spatial Hubble a observé l'étoile la plus lointaine jamais vue : Earendel, signifiant étoile du matin. Même si Earendel a 50 fois la masse du soleil et des millions de fois plus lumineux, nous ne pourrions normalement pas le voir. Nous pouvons le voir en raison d'un alignement de l'étoile avec un grand amas de galaxies devant lui dont la gravité dévie la lumière de l'étoile pour la rendre plus brillante et plus focalisée, créant essentiellement une lentille.

Les astronomes voient dans le passé lointain lorsque nous regardons des objets éloignés. La lumière voyage à une vitesse constante (3×10⁸ mètres par seconde) donc plus un objet est éloigné, plus il faut de temps pour que la lumière nous atteigne. Au moment où la lumière nous parvient d'étoiles très lointaines, la lumière que nous observons peut avoir des milliards d'années. Nous examinons donc des événements qui se sont produits dans le passé.

Lorsque nous observons la lumière de l'étoile, nous regardons la lumière qui a été émise par l'étoile il y a 12.9 milliards d'années ; nous appelons cela le temps de rétrospection. C'est juste 900 millions d'années après le Big Bang. Mais parce que l'univers s'est également étendu rapidement pendant le temps qu'il a fallu à cette lumière pour nous atteindre, Earendel est maintenant à 28 milliards d'années-lumière de nous.

Maintenant que le successeur de Hubble, le Télescope spatial James Webb (JWST), est en place il peut être capable de détecter des étoiles encore plus anciennes, bien qu'il n'y en ait peut-être pas beaucoup qui soient bien alignées pour former une "lentille gravitationnelle" afin que nous puissions la voir.

Pour voir plus loin dans le temps, les objets doivent être très lumineux. Et les objets les plus éloignés que nous ayons vus sont les galaxies les plus massives et les plus brillantes. Les galaxies les plus brillantes sont celles qui possèdent des quasars, des objets lumineux censés être alimentés par trous noirs supermassifs— en eux.

Avant 1998, les galaxies quasars les plus éloignées étaient d'environ 12.6 milliards d'années. La résolution améliorée du télescope spatial Hubble a augmenté le temps de rétrospection à 13.4 milliards d'années, et avec le JWST, nous prévoyons d'améliorer cela peut-être à 13.55 milliards d'années pour galaxie et étoiles.

Les étoiles ont commencé à se former quelques centaines de millions d'années après la Big Bang, à une époque que nous appelons la aube cosmique. Nous aimerions pouvoir voir les étoiles à l'aube cosmique, car cela pourrait confirmer nos théories sur la formation de l'univers et des galaxies. Cela dit, la recherche suggère que nous ne pourrons peut-être jamais voir les objets les plus éloignés avec des télescopes avec autant de détails que nous le souhaitons - l'univers peut avoir une limite de résolution fondamentale.

Pourquoi regarder en arrière ?

L'un des principaux objectifs de JWST est de savoir à quoi ressemblait l'univers primitif et quand les premières étoiles et galaxies se sont formées, entre 100 et 250 millions d'années après le Big Bang. Et, heureusement, nous pouvons obtenir des indices à ce sujet en regardant encore plus loin que Hubble ou le JWST ne peuvent gérer.

Nous pouvons voir la lumière d'il y a 13.8 milliards d'années, bien que ce ne soit pas la lumière des étoiles - il n'y avait pas d'étoiles à l'époque. La lumière la plus éloignée que nous puissions voir est la fond de micro-ondes cosmique (CMB), qui est la lumière laissée par le Big Bang, qui s'est formée à peine 380,000 XNUMX ans après notre naissance cosmique.

L'univers avant la formation du CMB contenait des particules chargées de protons positifs (qui constituent maintenant le noyau atomique avec les neutrons) et des électrons négatifs, ainsi que de la lumière. La lumière était diffusée par les particules chargées, ce qui faisait de l'univers une soupe brumeuse. Au fur et à mesure que l'univers s'étendait, il se refroidissait jusqu'à ce que les électrons se combinent avec les protons pour former des atomes.

Contrairement à la soupe de particules, les atomes n'avaient pas de charge, de sorte que la lumière n'était plus diffusée et pouvait se déplacer dans l'univers en ligne droite. Cette lumière a continué à voyager à travers l'univers jusqu'à ce qu'elle nous atteigne aujourd'hui. La longueur d'onde de la lumière s'est allongée à mesure que l'univers s'étendait, et nous la voyons actuellement comme des micro-ondes. Cette lumière est le CMB et peut être vue uniformément en tous points du ciel. Le CMB est partout dans l'univers.

La lumière CMB est la plus lointaine dans le temps que nous ayons vue, et nous ne pouvons pas voir la lumière des temps anciens parce que cette lumière était dispersée et que l'univers était opaque.

Il y a une possibilité, cependant, que nous puissions un jour voir même au-delà du CMB. Pour ce faire, nous ne pouvons pas utiliser la lumière. Nous devrons utiliser ondes gravitationnelles. Ce sont des ondulations dans le tissu de l'espace-temps lui-même. S'il y en a qui se sont formés dans le brouillard du tout premier univers, ils pourraient potentiellement nous atteindre aujourd'hui.

En 2015, les ondes gravitationnelles ont été détectés de la fusion de deux trous noirs à l'aide du détecteur LIGO. Peut-être la prochaine génération détecteur d'ondes gravitationnelles basé dans l'espace– comme le télescope Lisa d'Esa, dont le lancement est prévu en 2037 – pourra voir dans le tout premier univers avant que le CMB ne se forme il y a 13.8 milliards d'années.

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

Crédit d'image : Vue d'Earendel par Hubble. Sciences : NASA, ESA, Brian Welch (JHU), Dan Coe (STScI) ; Traitement d'images : NASA, ESA, Alyssa Pagan (STScI)

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• Source : https://singularityhub.com/2022/04/07/scientists-just-spotted-the-most-distant-star-yet-how-much-further-back-in-time-could-we-see/