Le télescope James-Webb a vu des centaines de « points rouges » : c...

Lors de la première publication de données du télescope spatial James-Webb (JWST) en 2022, une découverte a commencé à rendre les cosmologistes et les astrophysiciens perplexes. Il s'agissait de celle des « Little Red Dots » (LRD ou petits points rouges en français), dont on connait aujourd'hui plusieurs centaines d'exemples.

On les voit qui commencent à apparaître dans les données du JWST environ 600 millions d'années après le Big Bang, avant de sembler disparaître 1,5 milliard d'années plus tard dans ces mêmes données. On sait qu'ils sont compacts, lumineux et émettent une combinaison caractéristique et inédite de lumière rouge et ultraviolette.

Au début, les observations laissaient penser qu'il devait s'agir de galaxies déjà massives et anormalement denses ou de trous noirs supermassifs de masses anormalement grandes si tôt dans l'histoire du cosmos observable. Mais en y regardant de plus près, cela posait de nombreux problèmes, à commencer par expliquer leur existence dans le cadre du modèle cosmologique standard. Fallait-il d'ailleurs le remettre en cause ou simplement mieux comprendre dans son cadre la formation des premières étoiles et des premières galaxies ?

Ce qui semble certain dans toutes les hypothèses possibles, c'est que les LRD étaient des objets plongés dans un cocon de poussières rougissant leur lumière.

Révélation : les mystérieux « points rouges » découverts par le télescope James-Webb seraient bien des étoiles à trou noir !

Les fameux Little Red Dots (LRD) ou « petits points rouges » en français, qui ont été découverts par le télescope James-Webb, ont donné lieu à plusieurs explications possibles quant à leur vraie nature. Un objet similaire, mais moins ancien, avait en fait été détecté en rayons X par le satellite Chandra il y a environ dix ans. On pense maintenant que cet objet soutient le scénario selon lequel interviennent des objets exotiques baptisés des « étoiles à trou noir ».... Lire la suite

D'autres hypothèses sont encore apparues, comme celle suggérant que l'on voyait des trous noirs massifs mais chauffant la matière tombant sur eux, de manière à ce qu'ils soient entourés non pas simplement d'un disque d'accrétion, mais d'une enveloppe sphérique de plasma chaude similaire à celle d'une étoile.

Des signatures chimiques atypiques de réactions thermonucléaires

Une des dernières hypothèses est développée dans un article en accès libre sur arXiv et elle provient d'une équipe dirigée par des astronomes de l'Université du Texas, à Austin.

Les chercheurs s'y basent notamment sur la composition chimique étrange de la matière présente dans bien des amas globulaires. Constitués de quelques centaines de milliers d'étoiles rassemblées dans une sphère dont le diamètre n'est que de quelques centaines d'années-lumière tout au plus, les amas globulaires sont des concentrations très denses d'étoiles de forme sphérique en orbite autour des noyaux des galaxies.

Ils sont riches en hélium, en azote, en sodium et en aluminium, mais pauvres en carbone, en oxygène et en magnésium.

Cela ne cadre pas avec ce que l'on attend de la théorie de la nucléosynthèse stellaire standard qui fait évoluer chimiquement les galaxies avec des étoiles massives de quelques dizaines de masses solaires tout au plus et qui, après avoir synthétisé dans des proportions et quantités bien définies des noyaux plus lourds que l'hélium, les libèrent dans le milieu interstellaire des galaxies en explosant sous forme de supernovae.

Quel rapport entre la composition chimique paradoxale de certains amas globulaires et les LRD ?

Cet amas d'étoiles lumineux est 47 Tucanae (NGC 104), montré ici sur une image réalisée par le télescope Vista (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy) de l'ESO à l'Observatoire de Paranal au Chili. Cet amas se trouve à environ 15 000 années-lumière de la Terre et contient des millions d'étoiles dont certaines très exotiques et peu communes. Cette image a été prise dans le cadre de la campagne d'observation « VISTA Magellanic Cloud survey », un projet dédié à la cartographie de la région des Nuages de Magellan, deux petites galaxies très proches de la Voie lactée. © ESO, M.-R. Cioni, Vista Magellanic Cloud survey. Remerciements : Cambridge Astronomical Survey Unit

Des étoiles géantes exotiques dans des amas globulaires en formation ?

En fait, les théories et observations se complètent en supposant qu'on observe les LRD alors qu'ils sont des amas globulaires qui renferment au moins une étoile supermassive pouvant contenir bien plus que des centaines ou des milliers de masses solaires. Ces étoiles vivent peu de temps avant d'exploser, mais les températures dans leurs cœurs étant bien plus élevées que dans le cas des étoiles connues, les réactions thermonucléaires et donc de nucléosynthèse ne sont pas les mêmes.

Découvrez Hubert Reeves comme vous ne l'avez jamais connu !

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Les Little Red Dots seraient en réalité une forme primitive d'amas globulaires. Or, on a proposé depuis plus de 50 ans qu'en raison de la densité importante en étoiles des amas globulaires, des collisions suivies de fusion entre ces étoiles sont possibles, contrairement à ce qui se passe dans le gaz d'étoiles de la Voie lactée qui est bien moins dense.

Des étoiles supermassives dans des amas globulaires pouvaient donc théoriquement se former après un nombre important de collisions et de fusions. On sait de plus que les LRD apparaissent approximativement à l'époque où les plus anciens amas globulaires auraient dû naître.

« À ce stade, aucune preuve décisive ne démontre que les petits points rouges sont des amas globulaires, mais cette hypothèse permettrait d'expliquer de nombreuses observations très diverses et surprenantes », souligne l'astrophysicien Mike Boylan-Kolchin, l'un des membres de l'équipe de l'Université du Texas à Austin, dans un communiqué du McDonald Observatory.