Nouvelle modélisation : le rôle des étoiles hypermassives dans la formation des plus anciens amas globulaires de l'Univers

Une équipe internationale de chercheurs a présenté une approche théorique révolutionnaire visant à expliquer la formation des structures stellaires les plus anciennes de l'Univers : les amas globulaires. Ce modèle établit un lien direct entre leur évolution et l'existence d'Étoiles Extrêmement Massives (EEM). Ces travaux, publiés dans la prestigieuse revue *Monthly Notices of the Royal Astronomical Society*, ouvrent une perspective inédite sur les débuts de l'histoire cosmique.

Le cœur de cette conception repose sur l'hypothèse que, dans les conditions gazeuses turbulentes de l'Univers primordial, des étoiles pouvaient se former avec des masses dépassant le millier de masses solaires, atteignant, selon les estimations, jusqu'à 10 000 masses du Soleil. Malgré leur durée de vie extrêmement courte, s'étalant sur seulement un à deux millions d'années, ces géantes stellaires avaient le temps de consommer l'hydrogène et d'émettre des vents stellaires d'une puissance colossale.

Ces vents transportaient les produits de la combustion à haute température, lesquels se mélangeaient ensuite au gaz environnant. Ce processus créait les conditions nécessaires à la naissance de nouvelles générations d'étoiles, caractérisées par une composition chimique unique et « contaminée ». Les amas globulaires, qui sont des agrégats denses de centaines de milliers ou de millions d'étoiles, constituent les plus anciens « archives » du cosmos, leur âge dépassant les 10 milliards d'années.

La composition chimique anormale de ces amas, marquée par des niveaux élevés d'azote, d'hélium, d'oxygène, de sodium, de magnésium et d'aluminium, est restée longtemps une énigme. La nouvelle modélisation propose une explication élégante : ces « empreintes » chimiques distinctives ont été laissées par les produits de l'activité des EEM avant que leurs explosions en supernovae n'aient eu le temps de modifier la composition du gaz. Le professeur Mark Gieles, de l'Institut des sciences cosmologiques de l'Université de Barcelone (ICCUB) et de l'Institut d'études spatiales de Catalogne (IEEC), est une figure clé de cette recherche.

Le co-auteur Paolo Padoan, du Dartmouth College, a souligné que cette conception concorde parfaitement avec les données recueillies par le télescope spatial James Webb (JWST), insistant sur le rôle déterminant des EEM dans la formation des premières galaxies. De plus, les chercheurs suggèrent que l'effondrement de ces étoiles colossales a probablement conduit à la formation de trous noirs de masse intermédiaire, qui pourraient être détectés à l'avenir par le biais des ondes gravitationnelles. Ainsi, le travail établit une image cohérente, unifiant la physique de la formation stellaire, l'évolution des amas et l'enrichissement chimique précoce. Les observations contemporaines du JWST révélant une teneur accrue en azote dans les galaxies primitives confirment ce modèle, indiquant la prédominance des amas formés sous l'influence des EEM.