Publié le 17 décembre 2025 à 15h53. Des observations du télescope spatial James Webb ont révélé la première preuve directe d’étoiles primordiales ultramassives, des géants cosmiques qui pourraient expliquer l’origine des trous noirs supermassifs dans l’univers primitif.
- Le télescope spatial James Webb a identifié une signature chimique unique dans une galaxie lointaine, suggérant l’existence d’étoiles jusqu’à 10 000 fois la masse du Soleil.
- Ces étoiles, comparées à des « dinosaures cosmiques », auraient brillé brièvement avant de s’effondrer en trous noirs massifs.
- Cette découverte pourrait résoudre un mystère de longue date concernant la formation rapide des trous noirs supermassifs dans les premières phases de l’univers.
Depuis plus de 20 ans, les astronomes se heurtaient à une question déconcertante : comment des trous noirs supermassifs ont-ils pu se former si rapidement dans les premiers centaines de millions d’années de l’univers ? Les modèles classiques d’évolution stellaire ne suffisaient pas à expliquer la formation d’objets aussi massifs en si peu de temps. La réponse à cette énigme pourrait bien avoir été trouvée grâce au télescope spatial James Webb.
Les observations réalisées avec cet instrument de pointe ont permis d’identifier la première preuve directe d’un type d’étoile jusqu’alors uniquement théorique : les étoiles primordiales ultramassives. Ces géants stellaires, d’une taille colossale et d’une durée de vie éphémère, sont comparés à des dinosaures cosmiques par les chercheurs. Leur existence apporte une explication plausible à la formation rapide des trous noirs supermassifs.
La découverte est née de l’analyse d’une galaxie lointaine, GS3073, observée telle qu’elle était seulement 1,1 milliard d’années après le Big Bang. Les astronomes y ont détecté un rapport anormal entre l’azote et l’oxygène, une signature chimique qui ne correspond à aucun type d’étoile connu. Cette anomalie suggère la présence d’objets stellaires dont la masse se situe entre 1 000 et 10 000 fois celle du Soleil, une catégorie totalement différente de tout ce qui avait été observé jusqu’à présent.
Selon le docteur Daniel Whalen, de l’Institut de cosmologie et de gravitation de l’Université de Portsmouth :
« Notre dernière découverte permet de résoudre un mystère cosmique vieux de 20 ans. Avec GS 3073, nous disposons de la première preuve observationnelle de l’existence de ces étoiles gigantesques. »
Ces étoiles primordiales, qui brûlaient de l’hélium dans leur noyau, produisaient du carbone qui migrait vers les couches externes, réagissant avec l’hydrogène pour former de l’azote grâce au cycle carbone-azote-oxygène. Des courants de convection intenses distribuaient cet azote dans toute la structure stellaire. À leur mort, la matière enrichie s’échappait dans l’espace, contaminant le gaz environnant pendant des millions d’années. Ce processus explique l’excès chimique détecté par le télescope James Webb.
Les simulations ont montré que seules les étoiles dont la masse se situe entre 1 000 et 10 000 fois celle du Soleil produisent cette signature chimique spécifique. Les étoiles de masse modérée et les supernovae connues génèrent des proportions différentes de ces éléments. Cette découverte permet de mieux comprendre l’évolution des premières galaxies et offre une explication plausible à l’origine des trous noirs supermassifs.
En 2022, des chercheurs avaient déjà publié des travaux prédisant la formation naturelle d’étoiles supermassives dans des courants rares et turbulents de gaz froid dans l’univers primitif, expliquant ainsi l’existence de quasars (trous noirs extraordinairement brillants) moins d’un milliard d’années après le Big Bang.
Comme les dinosaures sur Terre, ces étoiles géantes ont dominé leur environnement pendant une courte période avant de disparaître, laissant derrière elles des traces chimiques que nous pouvons détecter aujourd’hui. Leur absence ne diminue en rien leur importance historique. Comprendre comment ces étoiles monstres ont vécu et sont mortes nous permet de mieux comprendre l’univers tel que nous le connaissons aujourd’hui.
L’astrophysicien Devesh Nandal, de l’Institut de théorie et d’informatique du Harvard Smithsonian Center for Astrophysics, a déclaré :
« Les abondances chimiques agissent comme une empreinte cosmique, et le motif de GS3073 ne ressemble à rien de ce que les étoiles ordinaires peuvent produire. Son azote extrême ne correspond qu’à un type de source que nous connaissons : des étoiles primordiales des milliers de fois plus massives que notre Soleil. »
Les chercheurs espèrent trouver d’autres galaxies présentant des signatures chimiques similaires grâce aux futures observations du télescope James Webb. Chaque nouvelle découverte renforcera l’hypothèse selon laquelle ces étoiles monstres n’étaient pas une curiosité isolée, mais une phase clé dans l’évolution précoce de l’univers.