Des étoiles titanesques auraient façonné la chimie de notre univers

Vous êtes-vous déjà demandé comment tout a commencé ? Pas seulement la vie, mais les briques mêmes de l’univers, les atomes qui nous composent. Des scientifiques viennent de proposer une idée assez folle, mais qui pourrait bien tout changer. Ils pensent qu’une poignée d’étoiles absolument gigantesques, des monstres bien plus de 1000 fois plus massifs que notre Soleil, auraient joué un rôle clé dans la chimie des tout premiers jours de l’univers. Une théorie qui expliquerait enfin certaines bizarreries que les astronomes observent depuis des décennies dans les plus vieux regroupements d’étoiles.

Imaginez des sortes de bulles sphériques remplies de millions d’étoiles très anciennes, toutes serrées les unes contre les autres. C’est ce qu’on appelle un amas globulaire. On en trouve en orbite autour de la plupart des grandes galaxies, y compris la nôtre, la Voie lactée. Le problème, c’est que ces vieilles étoiles ont une composition chimique étrange. Elles ne ressemblent pas à ce qu’on attend d’une naissance stellaire classique.

Par exemple, on y observe ce que les experts appellent une « anticorrélation oxygène-sodium ». En clair : quand la quantité d’oxygène baisse dans une étoile, celle de sodium augmente, et vice-versa. C’est un vrai mystère. Comment des étoiles nées à peu près au même moment et au même endroit peuvent-elles être si différentes ?

L’équipe menée par Mark Gieles, de l’Université de Barcelone, a une nouvelle hypothèse. Et si, au tout début de la formation de ces amas, quelques étoiles « extrêmement massives » s’étaient formées ? On parle de géants de 1 000 à 10 000 fois la masse de notre Soleil. Des créatures cosmiques qui n’ont vécu que très peu de temps.

Pendant leur courte vie, ces monstres auraient émis des vents stellaires d’une puissance inouïe. Ces vents, chargés en éléments chimiques fabriqués au cœur de l’étoile, se seraient mélangés au gaz « propre » environnant. Les nouvelles étoiles, plus petites, qui se formaient alors dans ce mélange, auraient hérité de cette signature chimique unique. Une seule et même fournée d’étoiles, donc, mais avec des ingrédients différents. Plus besoin d’imaginer des scénarios compliqués avec plusieurs générations de naissances successives.

C’est une bonne question. Comment un truc aussi énorme peut-il voir le jour ? Le modèle proposé s’appuie sur une idée appelée « modèle d’afflux inertiel ». Oubliez l’image d’un unique nuage de gaz géant qui s’effondre sur lui-même. Pensez plutôt à des courants de gaz turbulents, comme des tourbillons dans une rivière, qui convergent tous vers un même point.

Ce mécanisme permet d’accumuler une quantité phénoménale de matière au même endroit, donnant naissance à une étoile titanesque. Plus le réservoir de gaz est grand, plus l’étoile peut devenir massive avant que ses propres vents ne deviennent assez forts pour repousser le gaz et stopper sa croissance. C’est ce même flux qui alimente l’amas tout entier et permet au mélange de se faire correctement.

Cette théorie ne résout pas seulement un vieux problème local. Elle pourrait avoir des implications bien plus vastes. Le télescope James Webb a récemment repéré des galaxies très lointaines, et donc très jeunes, qui sont étonnamment riches en azote. C’est le cas de la galaxie GN-z11. D’où vient tout cet azote ? Eh bien, ces étoiles extrêmement massives en produiraient beaucoup.

Et ce n’est pas tout. Après leur mort, ces géantes se seraient probablement effondrées pour former des trous noirs de masse intermédiaire. Ce sont des objets dont le poids se situe entre les petits trous noirs stellaires et les supermassifs qui trônent au centre des galaxies. Jusqu’ici, on n’en a pas vraiment trouvé. Leur détection future, via les ondes gravitationnelles, pourrait confirmer ce modèle. C’est assez excitant, non ?

Au final, cette nouvelle approche est assez élégante. Elle lie la formation des amas d’étoiles et leur étrange composition chimique en un seul et même processus. Plus besoin de théories alambiquées. Tout se serait joué très vite, au tout début, grâce à ces quelques étoiles hors normes.

Si ce modèle est correct, cela signifie que les vieilles étoiles des amas globulaires sont comme des livres d’histoire. Elles portent en elles la mémoire des premiers instants de l’univers, une époque où quelques géants ont suffi à dicter la chimie d’immenses familles d’étoiles. En étudiant leur lumière, on peut espérer comprendre un peu mieux comment les toutes premières galaxies se sont assemblées. Une preuve de plus que dans l’infiniment grand, ce sont parfois quelques acteurs clés qui changent toute l’histoire.