Des scientifiques découvrent une étoile si ancienne qu’elle conserve des traces de la première lumière de l’Univers

Les astronomes du NOIRLab, aux États-Unis, ont identifié une étoile exceptionnellement ancienne et pauvre en métaux dans la galaxie naine ultradiffuse Pictor II, qui pourrait agir comme un « fossile chimique » de l’Univers primitif, fournissant des données essentielles sur les premières lumières qui ont illuminé le cosmos. Les détails de la découverte sont résumés dans une étude publiée dans la revue Nature Astronomy.

Un système stellaire étrange, petit et très ancien

L’objet, catalogué sous le nom de PicII-503, présente la plus faible abondance de fer et de calcium jamais mesurée en dehors de la Voie lactée, avec des valeurs inférieures d’un facteur 43 000 pour le fer et d’environ 160 000 pour le calcium par rapport aux concentrations observées dans notre Soleil. Dans le même temps, il affiche une surabondance de carbone plus de 3 000 fois supérieure à la proportion attendue, un schéma qui en fait un élément clé pour comprendre comment les premières étoiles ont enrichi le cosmos.

Selon un communiqué de presse, Pictor II est un système extrêmement petit et ancien, âgé de plus de 10 milliards d’années. Dans cet environnement, où la gravité est faible et où l’évolution chimique se produit lentement, les vestiges d’explosions stellaires peuvent être préservés d’une manière très différente de celle observée dans les galaxies plus grandes. Selon les auteurs de l’étude, cela fait de Pictor II l’un des systèmes les plus primordiaux et les plus pauvres chimiquement connus à ce jour.

Mais l’importance de PicII-503 va au-delà de sa rareté statistique ou des valeurs extrêmes qu’elle présente. L’équipe interprète sa composition comme la signature laissée par les premières étoiles de l’Univers, celles composées presque exclusivement d’hydrogène et d’hélium, qui ont forgé des éléments plus lourds dans leurs noyaux avant de les disperser en explosant.

Les « empreintes chimiques » des premières étoiles révélées

En particulier, l’excès de carbone et l’extrême rareté du fer et du calcium corroborent l’idée que l’étoile s’est formée à partir de matière enrichie par des supernovas primitives, capables d’éjecter des éléments sans anéantir complètement le gaz de la galaxie hôte.

Ce détail revêt une grande importance pour tenter de résoudre un problème encore ouvert en astrophysique : pourquoi tant d’étoiles pauvres en métaux dans la Voie lactée présentent-elles une richesse remarquable en carbone. Jusqu’à présent, ce signal avait été observé dans des étoiles du halo galactique, mais il manquait des preuves directes dans des galaxies naines très anciennes, où de tels objets auraient dû se former. Pictor II-503 fournit précisément ce chaînon manquant et soutient l’hypothèse selon laquelle l’excès de carbone est la signature d’explosions de faible énergie de la première génération d’étoiles.

Les chercheurs soulignent également que ce type de preuve est très difficile à obtenir par l’observation de galaxies très lointaines et de petite taille, qui échappent aux capacités des télescopes actuels lorsqu’il s’agit d’étudier l’Univers primordial. Pictor II agit comme une capsule temporelle : elle permet de reconstituer des processus physiques qui se sont produits lorsque le cosmos était encore jeune et que les premières structures lumineuses façonnaient la composition chimique de l’Univers.

Référence de l'article :

Chiti, A., Placco, V.M., Pace, A.B. et al. Enrichment by the first stars in a relic dwarf galaxy. Nature Astronomy (2026).