Dans la pièce sombre de l'Univers primordial, une première étincelle a jailli. Quelques centaines de millions d'années après le Big Bang, alors que le cosmos n'était rempli que d'hydrogène et d'hélium, sont nées les étoiles de population III, des géantes sans métaux dont la lumière a pour la première fois déchiré les ténèbres primordiales. On les a longtemps cherchées, mais tous les candidats se révélaient trop massifs, exigeant des amas stellaires de centaines de milliers ou de millions de masses solaires, ce qui contredisait la théorie. Et voilà que dans la galaxie LAP1-B, amplifiée par l'effet de lentille gravitationnelle de l'amas MACS J0416, le télescope James Webb a trouvé un objet qui, pour la première fois, correspond à toutes les trois prédictions clés.

La métaphore de l'étincelle n'est pas fortuite. LAP1-B n'est pas un immense brasier, mais une petite flamme : environ 1500 masses solaires, ce qui correspond à environ 38 étoiles de 40 masses solaires chacune. Le flux observé de la raie Hα est cohérent avec cette masse pour un facteur d'amplification μ=100 et une fraction de photons ionisants s'échappant de 10 %. Et la température virielle du halo, d'environ $10^4$ K, est précisément le milieu où, selon les calculs, les premières étoiles devraient naître. Ce n'est pas une coïncidence : un modèle semi-analytique, basé sur des simulations N-body avec une résolution de 8000 masses solaires par particule, prédit exactement ces conditions à un décalage vers le rouge z≈6,6.

Qu'est-ce que cela change ? Auparavant, on ne savait pas si des étoiles de population III réellement observables existaient, ni comment les distinguer des étoiles plus tardives de population II. Désormais, LAP1-B devient une référence : ses propriétés correspondent au modèle en termes de masse du halo, de masse stellaire et de métallicité. Cela lève la principale objection contre les candidats précédents, à savoir une masse requise trop élevée. De plus, le calcul du nombre cumulé de sources derrière l'amas MACS J0416 donne 0,88 objet dans la plage z=5,9–6,6, ce qui signifie que trouver un tel objet était attendu, et non un miracle.

La pièce sombre commence à s'éclairer. À terme, des observations plus sensibles sont prévues : le modèle prédit qu'en augmentant la sensibilité d'un ordre de grandeur, on pourrait trouver plus d'une douzaine de sources de population III jusqu'à z=10. Une modélisation hydrodynamique détaillée des amas de telles étoiles dans les halos à refroidissement atomique et de leur transition vers les étoiles de population II permettra de préciser à quelle fréquence les premières étoiles se sont formées en présence de métaux. LAP1-B est la première étincelle, mais pas la dernière : elle éclaire le chemin vers la compréhension de la façon dont l'Univers est sorti des ténèbres.