Quelle est l’étoile individuelle la plus lointaine jamais observée ?

Si la grande majorité des étoiles observées par les scientifiques sont groupées au sein de galaxies, certaines d’entre elles, appelées étoiles intergalactiques, ne sont liées gravitationnellement à aucune galaxie. Ces étoiles individuelles peuvent se trouver à une distance plus ou moins grande de la Terre. Quelle est celle qui détient actuellement le record de distance ?

La détentrice du record répond au nom de MACS J1149 Lensed Star 1, ou plus simplement Icarus. Il s’agit d’une étoile supergéante bleue (chaude et lumineuse) à un redshift z = 1.49, soit une distance d’environ 14 milliards d’années-lumière de la Terre, pour un temps cosmique de 9.34 milliards d’années. La lumière de l’étoile a donc été émise 4.4 milliards d’années après le Big Bang.

Des centaines de fois plus éloignée que la seconde étoile la plus lointaine — SDSS J1229+1122, Icarus est donc l’étoile individuelle la plus distante jamais observée.

C’est en étudiant les données relatives à la supernova SN Refsdal, recueillies avec le télescope spatial Hubble, que l’astronome Patrick Kelly de l’université du Minnesota et ses collègues découvrent Icarus en avril et mai 2016.

La supernova était étudiée depuis 2004, mais les astrophysiciens ont repéré un point lumineux dans leurs images de 2013, qui est devenu bien plus brillant en 2016. Après analyse, il s’est avéré qu’il s’agissait d’une étoile individuelle magnifiée plus de 2000 fois par un effet de lentille gravitationnelle.

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Cet effet de lentille gravitationnelle a été double. L’amas galactique MACS J1149+2223, situé à environ 5 milliards d’années-lumière de la Terre, a été la principale source du phénomène. Mais un second objet d’environ 3 masses solaires, situé sur la ligne de visée du télescope Hubble dans l’amas galactique lui-même, peut-être une étoile ou un trou noir, a également contribué au phénomène pour une moindre part (microlentille).

Ordinairement, les seuls objets pouvant être observés à cette distance sont des galaxies, des supernovas ou des quasars. C’est uniquement l’effet de lentille gravitationnelle qui a permis aux astronomes de détecter Icarus. En analysant les caractéristiques de l’étoile, les chercheurs ont déterminé qu’elle était stable — excluant ainsi l’hypothèse de la supernova — et qu’il s’agissait d’une supergéante bleue, au regard de sa température élevée (entre 10’000 et 12’000 °C).

La lumière d’Icarus ayant été émise lorsque l’Univers n’était âgé que de 30% de son âge actuel, l’étoile n’est actuellement plus une supergéante bleue compte tenu de la durée de vie et du schéma d’évolution de ce type d’étoile.

Comme le rappellent les chercheurs dans leur article publié dans la revue Nature Astronomy, l’utilisation combinée d’une lentille gravitationnelle forte (amas galactique) et d’une microlentille (objet compact individuel) pourrait aider à poser des contrainte bien plus précises sur les modèles de matière noire actuels.