Quand l'eau s'est-elle formée dans notre univers ? Et si c'était bien plus tôt qu'on ne le pensait ?

    Et si la molécule d'eau avait joué un rôle-clé dans la formation des premières galaxies ? C'est l'hypothèse d'une étude de l'Université de Portsmouth, qui signifie alors que l'eau se serait formée bien plus tôt qu'on ne pensait dans l'univers.

    Molécule eau univers galaxies prétexte
    Jusqu'à cette étude, on pensait que les premières molécules d'eau étaient apparues dans notre univers environ 1 milliard d'années après le Big Bang.

    Essentielle à la vie, la molécule d'eau H2O est formée de deux atomes d'hydrogène (H) et d'un atome d'oxygène (O). Selon une étude de l'Université de Portsmouth (Royaume-Uni) et de l'Université des Émirats arabes unis, publiée dans la revue Nature Astronomy, cette molécule aurait pu jouer un rôle clé dans la formation des premières galaxies de l'univers, bien plus tôt qu'on ne pensait.

    Des réactions nucléaires dans des supernovæ

    Pour déterminer quand l'eau s'est formée dans notre univers, même si on estimait ce moment à 1 milliard d'années après le Big Bang, il faut s'intéresser à la création de ses "briques de base". Les éléments les plus légers, comme l'hydrogène, l'hélium et le lithium ont été formés lors du Big Bang. En revanche, quid des éléments plus légers comme l'oxygène ?

    Leur formation est le résultat de réactions nucléaires au sein des étoiles ou des supernovæ, c'est-à-dire des étoiles qui s'effondrent sur elles-mêmes. Pour déterminer quand ces réactions ont pu se produire, les chercheurs des deux universités concernées, sous la houlette de Daniel Whalen, ont fait tourner des modèles informatiques représentant deux supernovæ.

    L'une des supernovæ pesait 13 fois la masse du Soleil et l'autre 200 fois : l'objet de l'étude était d'analyser les produits de leurs explosions, comme cela aurait pu être le cas dans l'univers.

    Dans les deux cas, l'explosion a créé de l'oxygène, en raison des températures et des densités colossales obtenues : 0,051 masse solaire d'oxygène pour la plus petite, 55 masses solaires pour la plus grande. Une masse solaire représente un ordre de grandeur de dix puissance 30, c'est vous dire l'énorme quantité d'oxygène créée par ces explosions d'étoiles !

    De l'eau 100 millions d'années après le Big Bang ?

    Dans les simulations des chercheurs, cet oxygène gazeux ainsi créé se refroidit et se mélange à l'hydrogène environnant laissé par la supernova en fin de vie : c'est alors que de l'eau est susceptible de se former ! On parle d'une quantité d'eau équivalent à un millionième de masse solaire, formée environ 30 à 90 millions d'années après l'explosion de la supernova.

    Alors que l'on croyait que l'eau s'était plutôt formée 1 milliard d'années après le Big Bang, on peut dès lors raisonnablement faire l'hypothèse que les premières molécules d'H2O se sont formées à peine 100 millions d'années après ce Big Bang, soit bien plus tôt, le tout dans des "amas de matière dense", des "potentiels site de formation" de la deuxième génération d'étoiles et de planètes.

    Si l'on considère en effet que l'eau a pu persister lors de la formation des premières galaxies, un processus pourtant explosif et destructeur, la molécule H2O a donc pu se trouver "incorporée dans la formation des planètes" il y a plusieurs milliards d'années. La science, même hypothétique, nous étonnera toujours !

    Références de l'article :

    Geo. À quel moment l'eau s'est-elle formée dans l'univers ? Peut-être plus tôt qu'on ne le pensait.

    D.J. Whalen et al., Nature Astronomy, 2025. Abundant water from primordial supernovæ at cosmic dawn.