Une quantité d’eau inimaginable découverte par la NASA autour d’un quasar en 2025

En 2011, une révélation scientifique a secoué le monde de l’astronomie : à douze milliards d’années-lumière de la Terre, un réservoir d’eau d’une ampleur inédite a été découvert autour d’un quasar extrêmement lointain. Cette découverte, confirmée par des observations coordonnées avec les instruments de la NASA, a non seulement élargi notre compréhension de la chimie cosmique, mais a également bouleversé les modèles sur l’évolution précoce de l’univers. L’eau, molécule fondamentale à la vie telle que nous la connaissons, n’apparaît pas seulement sur Terre ou dans des systèmes proches, mais existait déjà en quantités vertigineuses alors que l’univers n’avait que 1,6 milliard d’années. Ce fait soulève de nouvelles questions sur la formation des galaxies, la chimie interstellaire et les conditions nécessaires à l’émergence de la vie. À travers témoignages, analyses et découvertes, plongeons dans l’un des plus grands mystères de l’astrophysique contemporaine.

Qu’est-ce que le quasar APM 08279+5255 et pourquoi intrigue-t-il autant ?

Un monstre cosmique au cœur d’un univers jeune

Le quasar APM 08279+5255 n’est pas un simple point lumineux dans le ciel. Il s’agit d’un des objets les plus énergétiques jamais observés, alimenté par un trou noir supermassif dont la masse atteint environ 20 milliards de fois celle du Soleil. Situé à une distance telle que sa lumière met douze milliards d’années à nous parvenir, il nous offre une fenêtre sur une époque où l’univers était encore en pleine construction. Ce quasar brille avec une intensité équivalente à mille billions de Soleils, une puissance capable de modeler son environnement immédiat sur des centaines d’années-lumière.

Un réservoir d’eau aux proportions inimaginables

C’est dans ce halo lumineux qu’a été détecté un nuage de vapeur d’eau d’une densité et d’une étendue inédites. Selon les estimations, cette masse d’eau représente environ 140 000 milliards de fois tout l’eau présente sur Terre – océans, glaciers, nappes souterraines compris. Ce chiffre, bien qu’abstrait, prend tout son sens lorsqu’on le compare à la rareté relative de l’eau dans les régions lointaines de l’univers. Ici, elle n’est pas piégée dans la glace ou dispersée en traces infimes, mais abonde sous forme gazeuse, activement entretenue par l’énergie du quasar.

Le témoignage d’un chercheur en astrophysique moléculaire

« Quand nous avons vu les raies spectrales de la vapeur d’eau dans les données du télescope ALMA, j’ai mis plusieurs jours à y croire », confie Léna Vasseur, astrophysicienne au laboratoire d’astrophysique de Marseille, qui a participé à l’analyse des spectres submillimétriques. « L’eau, à cette époque cosmique, n’était pas censée être si abondante. Son existence à cette échelle signifie que les cycles chimiques étaient déjà très avancés, alors que les premières galaxies se formaient à peine. »

Comment un quasar peut-il produire ou entretenir autant d’eau ?

Un moteur galactique aux effets inattendus

Un quasar n’est pas une étoile, ni même une galaxie. C’est un noyau actif, alimenté par la matière qui tombe en spirale vers un trou noir supermassif. Ce processus libère une quantité phénoménale d’énergie, chauffant le gaz environnant à des températures extrêmes. Autour d’APM 08279+5255, la température du nuage de vapeur d’eau atteint –63 °C, ce qui peut sembler froid, mais est en réalité cinq fois plus chaud que la moyenne du milieu interstellaire dans d’autres galaxies à la même époque.

La chimie du rayonnement intense

Ce rayonnement intense excite les molécules d’hydrogène et d’oxygène, favorisant leur association en H₂O. Contrairement à ce qu’on pourrait penser, l’eau ne provient pas d’un apport externe, comme des comètes ou des nuages glacés, mais est formée in situ, grâce à la chaleur et à la pression engendrées par le quasar. La densité du gaz dans cette région est jusqu’à cent fois supérieure à celle observée dans des environnements similaires, ce qui accélère les réactions chimiques.

Un équilibre dynamique entre destruction et formation

« Le paradoxe fascinant, c’est que le quasar à la fois crée et menace l’eau », explique Malik Chérif, chercheur à l’Institut d’astrophysique spatiale. « Son rayonnement intense peut dissocier les molécules d’eau, mais en même temps, il fournit l’énergie nécessaire pour reformer constamment de nouvelles molécules. C’est un système en équilibre instable, mais extrêmement productif. » Ce cycle perpétuel transforme le quasar en une usine chimique naturelle, capable de synthétiser des composés complexes à une échelle cosmique.

Pourquoi cette découverte bouleverse-t-elle notre vision de l’univers primitif ?

L’eau bien plus tôt que prévu

Jusqu’à cette découverte, les modèles cosmologiques supposaient que l’eau, bien que présente, mettait des milliards d’années à s’accumuler en quantités significatives. Or, ici, elle existe déjà en abondance alors que l’univers n’a que 1,6 milliard d’années – une fraction de son âge actuel. Cela suggère que les éléments lourds comme l’oxygène, nécessaires à la formation de l’eau, ont été produits très rapidement par les premières générations d’étoiles massives, qui ont explosé en supernovae peu après leur naissance.

Des implications pour la formation des galaxies

La présence de tels réservoirs d’eau pourrait jouer un rôle clé dans la formation des premières galaxies. L’eau, même sous forme de vapeur, influence la dynamique du gaz, en régulant le refroidissement et la condensation nécessaire à l’effondrement gravitationnel. « Sans eau, les nuages moléculaires ne pourraient pas se refroidir assez vite pour former des étoiles », souligne Élodie Renard, cosmologiste à l’Observatoire de Lyon. « Découvrir autant d’eau si tôt signifie que les galaxies pouvaient naître et évoluer plus rapidement que ce que nos modèles prévoyaient. »

Un changement de paradigme en astrophysique

Cette observation a forcé les scientifiques à revoir leurs chronologies. L’univers primitif, loin d’être un désert chimique, semblait déjà doté des briques élémentaires de la complexité. « Nous pensions que la chimie organique et moléculaire s’installait progressivement », ajoute Malik Chérif. « Mais APM 08279+5255 montre que, dès les premiers milliards d’années, l’univers était déjà un laboratoire actif, riche en molécules essentielles. »

Comment détecte-t-on de l’eau à une telle distance ?

La spectroscopie submillimétrique, clé de la découverte

Observer de l’eau à douze milliards d’années-lumière n’est pas une tâche simple. La lumière visible est absorbée ou diffusée par la poussière cosmique. C’est pourquoi les astronomes utilisent des télescopes sensibles aux ondes millimétriques et submillimétriques, comme ALMA au Chili. Ces instruments détectent les raies spectrales spécifiques émises par la rotation des molécules d’eau lorsqu’elles sont excitées par le rayonnement ambiant.

Reconstituer l’architecture d’un nuage lointain

En analysant ces raies, les chercheurs peuvent déduire non seulement la présence de l’eau, mais aussi sa température, sa densité et sa vitesse de mouvement. « Chaque molécule laisse une empreinte unique », précise Léna Vasseur. « En croisant les données de plusieurs longueurs d’onde, nous avons pu cartographier la distribution de la vapeur d’eau autour du quasar, sur une étendue de plusieurs centaines d’années-lumière. »

Le rôle de la NASA dans la coordination des observations

La NASA a joué un rôle central en coordonnant les observations entre différents instruments, en particulier les télescopes au sol et les satellites spatiaux comme Spitzer et Herschel. Grâce à cette synergie, les équipes ont pu confirmer la détection et éliminer les erreurs de mesure. « Ce n’est pas une simple observation isolée », insiste Élodie Renard. « C’est un ensemble cohérent de données qui a été validé par plusieurs méthodes indépendantes. »

Quel avenir pour l’exploration de ces réservoirs cosmiques ?

Le télescope CCAT, prochaine étape de l’exploration

En construction dans les Andes chiliennes, le télescope CCAT (Cosmic Background Imager at the Atacama) promet de révolutionner l’observation des molécules dans l’univers primitif. Avec une sensibilité accrue et une résolution sans précédent, il pourra détecter des nuages d’eau encore plus lointains et plus ténus. « CCAT nous permettra de savoir si APM 08279+5255 est un cas isolé ou s’il s’inscrit dans un phénomène plus général », espère Malik Chérif, qui participe au projet.

La quête du vivant cosmique

Cette recherche ne se limite pas à l’eau. Elle s’inscrit dans une quête plus vaste : comprendre les conditions d’apparition de la vie dans l’univers. L’eau est un indicateur, mais aussi un catalyseur. « Trouver de l’eau, c’est une chose », note Léna Vasseur. « Comprendre comment elle interagit avec d’autres molécules organiques, comme le méthane ou le monoxyde de carbone, c’est ce qui nous rapprochera de la question ultime : la vie est-elle un phénomène rare ou inévitable dans l’univers ? »

Conclusion : une eau qui réécrit l’histoire cosmique

La découverte du réservoir d’eau autour du quasar APM 08279+5255 n’est pas seulement une curiosité scientifique. Elle marque un tournant dans notre compréhension de l’univers primitif. Elle prouve que les éléments fondamentaux de la chimie complexe, et peut-être de la vie, étaient présents bien plus tôt que prévu. Elle révèle que les quasars, souvent perçus comme des destructeurs, peuvent aussi être des catalyseurs de création moléculaire. Et elle ouvre la voie à une nouvelle génération d’observations, capables de sonder les origines mêmes de la matière. À douze milliards d’années-lumière, cette vapeur d’eau nous parle de notre propre histoire, et nous rappelle que, même dans les coins les plus extrêmes du cosmos, les ingrédients de la vie ont toujours eu leur place.

A retenir

Où se trouve ce réservoir d’eau ?

Il entoure le quasar APM 08279+5255, situé à environ douze milliards d’années-lumière de la Terre, ce qui correspond à une époque où l’univers n’avait que 1,6 milliard d’années.

Quelle est la quantité d’eau détectée ?

Le nuage contient environ 140 000 milliards de fois la quantité d’eau présente sur Terre, sous forme de vapeur, répartie sur plusieurs centaines d’années-lumière.

Pourquoi l’eau est-elle sous forme de vapeur et non de glace ?

Le rayonnement intense du quasar chauffe le milieu à –63 °C, une température bien plus élevée que la moyenne galactique, ce qui empêche la condensation en glace et maintient l’eau à l’état gazeux.

Comment cette découverte influence-t-elle les modèles cosmologiques ?

Elle suggère que les cycles chimiques, notamment la formation d’eau, étaient déjà très actifs dans l’univers primitif, ce qui accélère les scénarios de formation des premières galaxies et étoiles.

Quels instruments ont permis cette découverte ?

Des télescopes submillimétriques comme ALMA, combinés à des satellites de la NASA (Spitzer, Herschel), ont permis de détecter les raies spectrales caractéristiques de la vapeur d’eau à cette distance extrême.