Le télescope Webb remonte la piste de la poussière cosmique : des planètes bien plus tôt que prévu ?

Une petite galaxie qui change tout ce que l’on croyait savoir

La poussière est partout dans l’espace. Vraiment partout. Même dans les coins les plus vides de l’univers, on trouve ces minuscules grains qui, avec le temps, finissent par façonner la naissance des étoiles et l’assemblage des planètes. Pendant des décennies, je dirais même depuis toujours, les scientifiques étaient persuadés que cette poussière avait besoin d’ingrédients bien précis pour exister : une bonne dose d’éléments lourds comme le silicium, l’oxygène ou le fer. Sans eux ? Eh bien, la poussière devrait être rare, voire totalement absente. C’était la logique dominante.

Mais voilà qu’une petite galaxie voisine de la Voie Lactée vient bousculer toutes ces certitudes. Elle s’appelle Sextans A. Elle se trouve à environ quatre millions d’années-lumière de nous — ce qui est minuscule à l’échelle cosmique — et elle prouve aujourd’hui que la poussière peut se former même quand presque tous les ingrédients habituels manquent à l’appel. C’est assez déroutant, pour être honnête. Cette découverte change radicalement la façon dont les chercheurs envisagent l’univers primitif et ce qu’il était capable de construire avec très peu de matériel.

Ce qui rend Sextans A si spéciale, c’est sa simplicité chimique désarmante. Elle ne contient qu’environ trois à sept pour cent de la teneur en métaux du Soleil. En astronomie, quand on parle de « métal », on désigne tout ce qui est plus lourd que l’hydrogène et l’hélium. Comme elle est toute petite, Sextans A n’a pas assez de gravité pour retenir la plupart des éléments lourds fabriqués par les étoiles mourantes et les explosions de supernovas ; ces matériaux s’échappent simplement dans l’espace. Du coup, cette galaxie joue le rôle de doublure parfaite pour les galaxies qui existaient peu après le Big Bang, avant que l’univers n’ait eu le temps de s’enrichir. C’est grâce au télescope spatial James Webb de la NASA que les astronomes ont pu y regarder de plus près, en contextualisant leurs données avec des images au sol du télescope Nicholas U. Mayall de 4 mètres de l’observatoire national de Kitt Peak. Et ce qu’ils ont trouvé n’était pas censé être là.

Des étoiles vieillissantes qui défient les règles

Au plus profond de Sextans A, on trouve des étoiles vieillissantes qui approchent de la fin de leur vie. Elles gonflent, se refroidissent et commencent à expulser de la matière dans l’espace. Dans des galaxies plus grandes et plus riches, cette étape produit généralement des types de poussière que nous connaissons bien. L’instrument infrarouge moyen de Webb a examiné six de ces étoiles et a capté des signaux chimiques qui racontent une histoire totalement différente. La poussière existait bel et bien, mais elle ne ressemblait en rien à ce que les scientifiques attendaient. Elizabeth Tarantino, autrice principale de l’étude et chercheuse postdoctorale au Space Telescope Science Institute (STScI), explique que Sextans A nous donne un plan directeur pour les premières galaxies poussiéreuses. Selon elle, ces résultats aident à interpréter les galaxies les plus lointaines imagées par Webb et à comprendre ce que l’univers construisait avec ses tout premiers ingrédients.

Une étoile en particulier est sortie du lot. Elle se situe dans la fourchette de masse supérieure d’un groupe connu sous le nom d’étoiles de la branche asymptotique des géantes (AGB). Dans des conditions normales, des étoiles comme celle-ci fabriquent de la poussière de silicate. Les silicates ont besoin d’éléments comme le silicium et le magnésium, or Sextans A en possède à peine. Martha Boyer, autrice principale d’une étude complémentaire, a souligné l’étrangeté de la chose : à une métallicité aussi faible, on s’attendrait à ce que ces étoiles soient presque sans poussière. Au lieu de cela, Webb a révélé une étoile forgeant des grains de poussière faits presque entièrement de fer. C’est quelque chose que nous n’avions jamais vu dans des étoiles analogues à celles de l’univers primitif.

Cette découverte montre que les étoiles peuvent se rabattre sur une méthode différente lorsque les matériaux habituels manquent. C’est fascinant de voir cette adaptabilité. Des étoiles moins massives dans la même galaxie ont également produit de la poussière de carbure de silicium, même si le silicium est une denrée rare là-bas. Ensemble, ces résultats prouvent que des grains solides peuvent se former de manière inattendue. Boyer précise que la poussière de l’univers primitif devait être très différente des grains de silicate que nous voyons aujourd’hui. Ces grains de fer absorbent la lumière efficacement mais ne laissent pas d’empreintes spectrales nettes, ce qui pourrait expliquer pourquoi les galaxies très lointaines semblent plus poussiéreuses que les modèles ne le prédisaient. La poussière était là, juste pas sous la forme que nous imaginions.

Des îlots de molécules complexes cachés dans le vide

Webb ne s’est pas contenté de regarder les étoiles ; il a aussi scruté l’espace entre elles. Et là encore, surprise. Il a trouvé de petits amas d’hydrocarbures aromatiques polycycliques, ou HAP (PAHs en anglais). Ce sont des molécules à base de carbone, parmi les plus petites particules de poussière, qui brillent dans la lumière infrarouge. Sextans A est désormais la galaxie à la métallicité la plus faible connue pour contenir ces fameux HAP. Contrairement aux grandes galaxies où ces molécules s’étalent sur de vastes régions, ici, elles apparaissent dans des poches serrées, larges de seulement quelques années-lumière. On dirait presque qu’elles se cachent.

Comme l’explique Tarantino, Webb montre que les HAP peuvent se former et survivre même dans les galaxies les plus affamées en métaux, mais uniquement dans de petits îlots protégés de gaz dense. Ces poches se forment probablement là où le gaz est assez dense pour protéger les molécules des rayonnements agressifs. Cela éclaire un vieux mystère sur la raison pour laquelle les HAP semblaient disparaître dans les galaxies contenant très peu d’éléments lourds. Ces découvertes, mises bout à bout, dessinent un univers bien plus flexible qu’on ne le pensait. La poussière ne dépendait pas d’une seule recette ou d’une seule source.

Conclusion : Un univers jeune mais ingénieux

Les étoiles ont trouvé des moyens de construire de la matière solide même lorsque les conditions étaient difficiles. Comme le dit si bien Martha Boyer, chaque découverte dans Sextans A nous rappelle que l’univers primitif était plus inventif que nous l’imaginions. Il est clair que les étoiles ont trouvé un moyen de fabriquer les briques élémentaires des planètes bien avant que des galaxies comme la nôtre n’existent. C’est une pensée vertigineuse, non ?

Les futures observations vont devoir zoomer sur ces poches poussiéreuses pour étudier leur chimie en détail. Pour l’instant, Sextans A reste un rappel que l’univers suit rarement des règles simples, surtout quand il est jeune. L’étude complète a été publiée dans The Astrophysics Journal, pour ceux qui voudraient plonger dans les détails techniques.

Selon la source : earth.com

Ce contenu a été créé avec l’aide de l’IA.