Le Hubble a vu une supergéante bleue à une distance de 10 milliards d'années-lumière. C'est l'étoile la plus éloignée de l'histoire des observations.

L'ensemble d'images montre l'amas de galaxies à lentilles gravitationnelles à travers lequel une nouvelle étoile est découverte. La supergéante bleue, nommée Icare, est marquée d'une flèche blanche sur la photo en bas à droite. Photos: NASA / ESA / P. Kelly

Les astronomes utilisent depuis longtemps la microlentille gravitationnelle pour «augmenter le rapport d'ouverture» d'un télescope des dizaines ou des milliers de fois - et pour observer de très longues étendues d'espace qui sont des milliards d'années-lumière éloignées de nous dans l'espace-temps. À plusieurs reprises, de cette manière, on a découvert des galaxies ultra-longues et parfois même des étoiles individuelles. Mais l'étoile maintenant trouvée, du nom de code Icare, est 100 fois plus loin que n'importe laquelle des étoiles précédemment observées, à l'exception des explosions de supernova.

Une équipe internationale de chercheurs a publié des preuves qu'un objet découvert à travers un amas de galaxies à lentilles gravitationnelles est une supergéante bleue à près de 10 milliards d'années-lumière de nous. Autrement dit, Hubble a enregistré la lumière émise par une étoile à peine 4,4 milliards d'années après le Big Bang.

La microlentille gravitationnelle est un effet prédit par la théorie générale de la relativité d'Einstein. Elle se produit lorsqu'un corps massif (planète, étoile, galaxie, amas de galaxies, amas de matière noire) change sa direction de propagation du rayonnement électromagnétique avec son champ gravitationnel, tout comme une lentille ordinaire change la direction d'un faisceau lumineux. Il s'avère une sorte d'analogue de l'objectif à travers lequel seuls les objets distants peuvent être vus.

Dans ce cas, un amas de galaxies était la lentille gravitationnelle. Il erre au hasard entre la Terre et des objets d'arrière-plan éloignés, fournissant généralement un grossissement supplémentaire d'environ 50 fois. Si, dans un amas de galaxies lenticulaires, par une heureuse coïncidence, il y a un objet plus petit et parfaitement aligné, l'arrière-plan peut être agrandi 5000 fois.


Comme cela arrive souvent, la découverte a été faite par accident. Hubble a découvert Icare en observant la supernova Refsdal. Selon les calculs, la lumière de la supernova aurait bientôt dû être cristallisée par l'amas galactique MACS J1149, qui est situé à une distance d'environ 5 milliards d'années-lumière. Mais alors que la supernova n'est pas encore apparue dans le champ de vision, lors des observations, les astronomes ont été surpris de trouver une nouvelle source lumineuse dans le même secteur. La luminosité de l'étoile a progressivement augmenté.


Photos: NASA / ESA / P. Kelly

Les chercheurs utilisant le Hubble ont mesuré le spectre de l'étoile - et ont remarqué que la température de l'étoile est restée inchangée, malgré l'augmentation de la luminosité. Cela signifie que le télescope spatial n'a pas remarqué une autre supernova comme Refsdal, mais une sorte d'étoile stable. De plus, la lumière qui en résulte passe non seulement à travers la lentille de l'amas galactique MACS J1149, mais est également courbée par un objet petit mais massif à l'intérieur de l'amas. En conséquence, la microlentille est réalisée avec un coefficient supérieur à 2000.



"Nous savons que la microlentille a été causée soit par une étoile, soit par une étoile à neutrons, soit par un trou noir de masse stellaire", a déclaré Steven Rodney de l'Université de Caroline du Sud dans un communiqué de presse , co-auteur de l'article. Par conséquent, la découverte d'Icare permettra aux astronomes d'avoir de nouvelles idées sur la composition de l'amas galactique lui-même, a-t-il expliqué. Étant donné que les amas de galaxies sont parmi les structures les plus massives et étendues de notre univers, l'étude de leur composition contribuera inévitablement à améliorer notre compréhension globale de l'univers.

Les scientifiques pensent que l'étoile ouverte Icare (MACS J1149 Lensed Star 1) aidera à mieux connaître l'un des matériaux les plus mystérieux de l'Univers - la matière noire. Au moins éliminer certaines des théories les plus exotiques. "Si la matière noire se compose au moins partiellement de trous noirs de masse relativement faible, comme cela a été récemment proposé, alors nous la verrions dans la courbure de la lumière d'Icare", explique Patrick Kelly, astrophysicien à l'Université du Minnesota et auteur principal de travaux scientifiques. "Nos observations ne confirment pas la possibilité que la majeure partie de la matière noire se compose de ces trous noirs avec une masse d'environ 30 fois la masse du Soleil."

L'article scientifique a été publié le 2 avril 2018 dans la revue Nature Astronomy (doi: 10.1038 / s41550-018-0430-3).