Un groupe d'astronomes de l'Université du Texas à Austin a découvert qu'une idée de télescope abandonnée par la NASA il y a dix ans peut résoudre un problème qu'aucun autre télescope ne peut résoudre :il serait capable d'étudier les premières étoiles de l'univers. L'équipe, dirigé par la NASA Hubble Fellow Anna Schauer, publiera leurs résultats dans un prochain numéro de Le Journal d'Astrophysique .

« Tout au long de l'histoire de l'astronomie, les télescopes sont devenus plus puissants, nous permettant de sonder des sources à des époques cosmiques successivement antérieures - toujours plus proches du Big Bang, " a déclaré le professeur et membre de l'équipe Volker Bromm, un théoricien qui a étudié les premières étoiles pendant des décennies. "Le prochain télescope spatial James Webb [JWST] atteindra le moment où les galaxies se sont formées pour la première fois.

"Mais la théorie prédit qu'il y a eu une époque encore plus ancienne, quand les galaxies n'existaient pas encore, mais là où les étoiles individuelles se sont formées pour la première fois, les étoiles insaisissables de la population III. Ce moment de « première lumière » dépasse même les capacités du puissant JWST, et a plutôt besoin d'un télescope « ultime ».

Ces premières étoiles se sont formées il y a environ 13 milliards d'années. Ils sont uniques, né d'un mélange d'hydrogène et d'hélium gazeux, et probablement des dizaines ou 100 fois plus gros que le Soleil. De nouveaux calculs de Schauer montrent qu'une installation précédemment proposée, un télescope à miroir liquide qui fonctionnerait depuis la surface de la Lune, pourrait étudier ces étoiles. Proposé en 2008 par une équipe dirigée par Roger Angel de l'Université d'Arizona, cette installation s'appelait Lunar Liquid-Mirror Telescope (LLMT).

La NASA avait fait une analyse sur cette installation proposée il y a une décennie, mais a décidé de ne pas poursuivre le projet. Selon Niv Drory, chercheur principal à l'observatoire McDonald de l'UT Austin, la science à l'appui sur les premières étoiles n'existait pas à ce moment-là. "Ce télescope est parfait pour ce problème, " il a dit.

Le télescope à miroir liquide lunaire proposé, que Schauer a surnommé le "Ultimally Large Telescope", " aurait un miroir de 100 mètres de diamètre. Il fonctionnerait de manière autonome depuis la surface lunaire, recevoir de l'énergie d'une station de collecte d'énergie solaire sur la Lune, et relayer les données vers le satellite en orbite lunaire.

Plutôt que du verre à couche, le miroir du télescope serait fait de liquide, comme c'est plus léger, et donc moins cher, à transporter sur la Lune. Le miroir du télescope serait une cuve de liquide en rotation, surmonté d'un liquide métallique - et donc réfléchissant. (Les précédents télescopes à miroir liquide utilisaient du mercure.) La cuve tournait en continu, pour garder la surface du liquide dans la forme de paraboloïde correcte pour fonctionner comme un miroir.

Le télescope serait stationnaire, situé à l'intérieur d'un cratère au pôle nord ou sud de la Lune. Pour étudier les premières étoiles, il regarderait le même coin de ciel en permanence, pour recueillir le plus de lumière possible.

"Nous vivons dans un univers d'étoiles, " a déclaré Bromm. " C'est une question clé de savoir comment la formation des étoiles a commencé au début de l'histoire cosmique. L'émergence des premières étoiles marque une transition cruciale dans l'histoire de l'univers, quand les conditions primordiales posées par le Big Bang ont cédé la place à une complexité cosmique toujours croissante, apporter finalement la vie aux planètes, la vie, et des êtres intelligents comme nous.

"Ce moment de la première lumière dépasse les capacités des télescopes actuels ou futurs. Il est donc important de penser au télescope " ultime ", celui qui est capable d'observer directement ces premières étoiles insaisissables à la limite du temps."

L'équipe propose que la communauté astronomique réexamine le plan suspendu d'un télescope à miroir liquide lunaire, comme moyen d'étudier ces premières étoiles de l'univers.