À quoi ressemblaient les toutes premières étoiles, et peut-on encore les voir ?

Juste après le Big Bang, l'univers était presque entièrement composé d'hydrogène et d'hélium, avec à peine une trace de quoi que ce soit de plus lourd. Les toutes premières étoiles à se former à partir de ce gaz, appelées étoiles de population III, ne contenaient aucun des éléments plus lourds (que les astronomes appellent des « métaux » dès qu'on dépasse l'hélium) dont sont faites les étoiles plus récentes. Cette absence aurait pu leur permettre de devenir énormes, des centaines de fois plus massives que le Soleil, et de brûler leur carburant très vite.

Ces premières étoiles géantes ont probablement vécu des vies courtes et violentes. Beaucoup auraient fini en supernovae à instabilité de paires, parmi les explosions les plus énergétiques que la physique autorise, dispersant dans l'espace les premiers éléments lourds, jusqu'au fer, pour être recyclés dans la génération d'étoiles suivante. La lumière de ces étoiles aurait aussi lancé la réionisation de l'univers : elle aurait de nouveau transformé le gaz d'hydrogène neutre des « âges sombres » en plasma chargé, mettant fin à une longue période sans aucun photon de lumière visible.

Voici le hic : personne n'a jamais vu directement une seule étoile de population III. Tout ce qu'on croit savoir sur elles vient de modèles informatiques simulant comment de telles étoiles se seraient formées et auraient disparu. La preuve la plus proche reste indirecte : une étude de 2015 a rapporté des signes compatibles avec leur présence dans une galaxie lointaine, et les mesures de la plus ancienne lumière de l'univers suggèrent que les premières étoiles se sont formées environ 300 millions d'années après le tout début.

C'est exactement pour cela que le télescope spatial James Webb a été conçu comme il l'est. Il peut voir des objets 100 fois plus faibles que Hubble, et regarder plus loin dans le temps, jusqu'à environ 180 millions d'années après le Big Bang, à peu près au moment où les toutes premières étoiles se seraient allumées. Capter leur lumière permettrait enfin de vérifier ce que disent les modèles sur les premières étoiles de l'univers.