Sciences et Avenir: la face cachée de l'Univers

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Plus anciennes galaxies
géantes connues
Fin de la
réionisation
Plus ancien
quasar connu
Plus anciennes
galaxies
connues
Formation
des premières
galaxies ?
Einstein
Fusion des
galaxies
Hubble
Quasars
(trous noirs
supermassifs)
Galaxies
naines
Trous noirs
de masse
intermédiaire
Euclid
James-Webb
Réionisation
ment ultérieur. Tel n’était pas le cas pour
la première génération d’étoiles, à une époque
où l’Univers ne contenait que de l’hydrogène
et de l’hélium. En ce temps-là, seuls des « grumeaux
» extrêmement massifs étaient susceptibles
de s’effondrer, et il est donc plausible que
ces premières étoiles aient eu des masses gigantesques
– plusieurs dizaines, voire centaines de
fois celle du Soleil. Ces premiers « soleils des
cavernes », dont la taille, telle celle des ours
et des lions de la préhistoire, n’est plus de ce
monde, ont dû briller très intensément, brûler
leur carburant à une vitesse folle et exploser en
supernovae exotiques presque immédiatement à
l’échelle cosmique… Avec un effet considérable
sur le reste de la matière ordinaire.
Pour commencer, elles ont ensemencé l’Univers
d’éléments plus lourds – notamment le carbone
– forgés au cours de leur explosion, facilitant
ainsi progressivement, grâce à la formation
des molécules idoines, l’apparition d’étoiles
de taille plus contemporaine. Ensuite, si les
modèles indiquent que beaucoup de ces supernovae
ont littéralement pulvérisé leur étoile
progénitrice, certaines ont dû tout de même
produire des trous noirs de masse intermédiaire
qui seraient, peut-être, par fusions successives,
les ancêtres des trous noirs supermassifs tapis
aujourd’hui au centre des grandes galaxies.
« C’est l’hypothèse privilégiée, même si l’on
comprend encore mal le détail de ces fusions,
explique Sandrine Codis. Il se pourrait que des
trous noirs primordiaux formés dès le Big Bang
aient aussi joué un rôle. »
Un univers trois à quatre fois plus petit
et encombré qu’aujourd’hui
Finalement, l’intense rayonnement des premières
étoiles et leur fin explosive ont dû
émettre de gigantesques quantités de rayons X
et d’ultraviolets qui ont échauffé, ionisé et dispersé
le gaz froid qui les entourait. Les premiers
trous noirs qu’elles ont engendrés ont
également dû contribuer à l’émission de ces
rayonnements ionisants : on sait en effet que ces
astres, en principe invisibles, comptent parfois
paradoxalement parmi les objets les plus brillants
de l’Univers lorsqu’ils s’entourent d’un
disque de gaz arraché à leur environnement
– un disque dit « d’accrétion » – qui est échauffé
à des températures colossales et émet de surcroît
d’intenses jets de plasma le long de son
52 I NUMÉRO SPÉCIAL SCIENCES ET AVENIR AVRIL/JUIN 2022