La vie aurait pu apparaître dans l’Univers beaucoup plus tôt et dans beaucoup plus de planètes qu’estimé aujourd’hui.
Des recherches antérieures sur la formation des éléments dans l’Univers primitif suggéraient que le carbone, un élément essentiel pour la vie telle que nous la connaissons, n’avait commencé à se former en grande quantité qu’environ un milliard d’années après le Big Bang. Cette hypothèse était basée sur plusieurs observations et modèles théoriques de l’évolution stellaire et de la nucléosynthèse.
Après le Big Bang, l’Univers était principalement composé d’hydrogène, d’hélium et de traces de lithium. Les éléments plus lourds, connus sous le nom de métaux en astronomie, ont été créés dans les intérieurs brûlants des premières étoiles. Ces dernières, appelées étoiles de Population III, étaient très massives et de courte durée de vie.
On pensait jusqu’à présent que ces étoiles massives produisaient principalement de l’oxygène et d’autres éléments lourds, mais peu de carbone. Les modèles standards laissaint penser en effet que cet élément ne se formerait en quantités significatives que dans les générations d’étoiles suivantes (Population II) qui sont moins massives et ont des processus de fusion nucléaire différents.
Selon ces modèles, il aurait fallu plusieurs cycles de formation et de destruction d’étoiles pour enrichir l’Univers en carbone. Pour ces raisons, les grandes quantités de carbone nécessaires à la formation de planètes rocheuses favoravles à la vie étaient donc supposées être apparue très tardivement après le Big Bang,
Or de récentes observations montrent que le carbone s’est formé dans l’univers beaucoup plus tôt que prévu. Selon les chercheurs, le carbone pourrait même être l’élément plus ancien apparu dans l’univers.
Le télescope spatial James Webb
Pour faire cette hypothèse, les astronomes ont utilisé le spectrographe proche de l’infrarouge du télescope James Webb dans le but d’observer une ancienne galaxie connue sous le nom de GS-z12. En décomposant la lumière de cette galaxie en un spectre de couleurs, les chercheurs ont ainsi pu lire l’empreinte chimique de cet objet primitif apparu seulement 350 millions d’années après le Big Bang. Ils ont alors trouvé un mélange de traces d’oxygène et de néon avec un fort signal de carbone.
La manière dont ce carbone a pu se former si tôt dans l’Univers reste incertaine. Certains suggèrent que cela pu être dû à l’effondrement d’étoiles disposant de moins d’énergie qu’on ne le pensait initialement. Dans ce cas, le carbone aurait pu se former dans les couches extérieures de ces étoiles et s’échapper dans l’Univers primitif au lieu d’être aspiré dans les trous noirs résultant de l’effondrement de ces étoiles.
La détection de carbone si précocement a néanmoins des implications majeures pour la recherche de la vie extraterrestre. En effet, étant donné que le carbone est considéré comme fondamental pour la vie telle que nous la connaissons, il n’est donc pas impossible que la vie soit apparu et ait évolué dans l’Univers. beaucoup plus tôt qu’il ne le semblait jusqu’à présent
Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives sur la formation des éléments et la rapidité avec laquelle les conditions propices à la vie ont pu émerger dans l’Univers. Elle remet en question nos modèles actuels de nucléosynthèse stellaire et soulève des interrogations sur l’évolution chimique de l’Univers primitif.
De plus l’observation de carbone dans une galaxie aussi jeune que GS-z12 montre que les ingrédients nécessaires à la vie ont peut-être été présents beaucoup plus tôt que nous ne le pensions, suggérant ainsi que l’apparition de la vie extraterrestre dans l’Univers, pourrait également avoir commencé très tôt.
D’après https://sciencepost.fr/james-webb-fait-decouverte-carbone-univers-primitif/
Référence
JADES: Carbon enrichment 350 Myr after the Big Bang in a gas-rich galaxy
Abstract
Finding the emergence of the first generation of metals in the early Universe, and identifying their origin, are some of the most important goals of modern astrophysics. We present deep JWST/NIRSpec spectroscopy of GS-z12, a galaxy at z=12.5, in which we report the detection of C III]λλ1907,1909 nebular emission. This is the most distant detection of a metal transition and the most distant redshift determination via emission lines. In addition, we report tentative detections of [O II]λλ3726,3729 and [Ne III]λ3869, and possibly O III]λλ1661,1666. By using the accurate redshift from C III], we can model the Lyα drop to reliably measure an absorbing column density of hydrogen of NHI≈1022 cm−2 – too high for an IGM origin and implying abundant ISM in GS-z12 or CGM around it. We infer a lower limit for the neutral gas mass of about 107 MSun which, compared with a stellar mass of ≈4×107 MSun inferred from the continuum fitting, implies a gas fraction higher than about 0.1-0.5. We derive a solar or even super-solar carbon-to-oxygen ratio, tentatively [C/O]>0.15. This is higher than the C/O measured in galaxies discovered by JWST at z=6-9, and higher than the C/O arising from Type-II supernovae enrichment, while AGB stars cannot contribute to carbon enrichment at these early epochs and low metallicities. Such a high C/O in a galaxy observed 350 Myr after the Big Bang may be explained by the yields of extremely metal poor stars, and may even be the heritage of the first generation of supernovae from Population III progenitors.
| Cite as: | arXiv:2311.09908 |
| (or arXiv:2311.09908v1 | |
| Francesco D’Eugenio others authors Focus to learn more | |
| Journal reference: | A&A 689, A152 (2024) |
| Related DOI: | https://doi.org/10.1051/0004-6361/202348636 Focus to learn more |
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