Les étoiles de population III sont les premières à avoir illuminé l'Univers. Contrairement aux étoiles que nous connaissons, ces anciennes étoiles étaient dépourvues de métaux, un terme employé en astronomie pour désigner tous les éléments autres que l'hydrogène et l'hélium.
Vue d'artiste de plusieurs étoiles de population III.
Crédit: NASA/WMAP Science Team
Les étoiles de populations I et II, riches en métaux, sont celles que nous observons couramment dans la Voie lactée et les autres galaxies. Les étoiles de population I, telles notre Soleil, sont les plus jeunes et ont la plus grande quantité de métaux. Les étoiles de population II sont plus anciennes et contiennent moins de métaux. Ces deux types d'étoiles ont été formées à partir de vestiges d'étoiles mortes.
Cependant, les étoiles de population III demeurent un mystère. Ces étoiles anciennes auraient été les premières à apparaître dans l'Univers, presque dénuées de métaux. Sans éléments plus lourds pour augmenter leur densité, elles devaient être gigantesques, probablement des centaines de fois plus massives que notre Soleil.
Spectres observés en comparaison du modèle d'ionisation AGN.
Crédit: Maiolino, et al. Les astronomes, grâce au télescope spatial James Webb (JWST), sont parvenus à observer des galaxies incroyablement éloignées et une équipe a peut-être trouvé les premiers indices de l'existence d'étoiles de population III. Ils ont examiné les lignes spectrales d'une région près d'une galaxie nommée GN-z11, l'une des galaxies les plus éloignées jamais observées, et donc formée lorsque l'Univers était très jeune.
Les lignes spectrales de cette région montrent une raie significative HeIIλ1640, qui est le type de raie correspondant à de l'hélium extrêmement chaud. Habituellement, un gaz interstellaire aussi chaud présente des raies brillantes d'éléments "métalliques", mais cette région n'en présente pas. La région HeII semble être un mélange de gaz d'hydrogène et d'hélium fortement ionisé par... quelque chose.
Une explication est que cette région ait été chauffée par un noyau galactique actif au centre de GN-z11, mais cette hypothèse ne cadre pas vraiment avec la température estimée du gaz et sa distance par rapport à la galaxie. L'autre alternative est que la région ait été ionisée par d'énormes étoiles de population III.
Cette étude ne prouve pas la présence d'étoiles de population III, mais l'argument est convaincant. Il est nécessaire de récolter encore plus d'observations de ces galaxies lointaines et, grâce au JWST, nous commençons à les obtenir.