Les premières étoiles ont laissé leur empreinte dans des galaxies naines express
Le four dans lequel on a jadis cuit les premières étoiles est froid depuis longtemps, mais les miettes de ce pain sont restées. Ces miettes, ce sont des atomes de carbone éparpillés à la surface de vieilles étoiles dans de minuscules galaxies satellites de la Voie lactée. On appelle ces galaxies des naines ultra-faibles : chacune ne compte que quelques milliers d'étoiles et brille à peine. Ce sont pourtant les coins les plus anciens et les plus pauvres en métaux de notre environnement galactique.
Les premières étoiles de l'Univers n'étaient composées que d'hydrogène et d'hélium — les autres éléments n'existaient tout simplement pas. Quand ces étoiles mouraient, elles dispersaient autour d'elles de nouveaux atomes, dont du carbone. La génération suivante d'étoiles naissait déjà de ce gaz « pollué ». C'est pourquoi les étoiles riches en carbone et pauvres en fer (les fameuses étoiles CEMP-no) sont considérées comme les descendantes directes des premiers astres.
Les astronomes ont pointé le Très Grand Télescope (VLT) au Chili vers deux de ces galaxies, Grus II et Tucana IV. Le spectrographe FLAMES/Giraffe a décomposé la lumière de 38 étoiles candidates en un arc-en-ciel pour mesurer leur composition chimique. Dans Grus II, ils ont trouvé 13 étoiles appartenant à la galaxie, et dans Tucana IV, 7. Parmi elles, trois étoiles présentaient une teneur en carbone extrême : elles contiennent dix fois plus de carbone que de fer. C'est comme trouver dans une vieille maison une recette écrite de la main du premier boulanger.
De telles découvertes aident à reconstituer l'histoire des premiers enrichissements chimiques de l'Univers. Chaque étoile CEMP-no est un enregistrement vivant de ce qui s'est passé lorsque les premières étoiles ont explosé et ont ensemencé le cosmos de nouveaux éléments. Plus nous trouverons de telles étoiles dans différentes galaxies naines, plus l'image se précisera : comment, à partir de l'hydrogène et de l'hélium simples, est née toute la diversité des éléments chimiques dont nous sommes nous-mêmes constitués.
Dans Grus II, on a trouvé des étoiles dont la teneur en carbone est plus de 10 fois supérieure à celle du fer — c'est comme si un gâteau contenait dix fois plus de raisins secs que de farine.