Découverte d’une des plus vieilles étoiles de l’Univers

Le Guru est de retour de ses 10 jours de vacances au cours desquelles il a suivi l’actualité scientifique d’assez loin. Il n’y aura donc pas de séance de rattrapage, le Guru s’étant focalisé sur l’information scientifique publiée fin de semaine dernière, début de cette semaine.

À seulement 35 000 années-lumière de la Terre, des astronomes ont repéré une étoile géante rouge qui a fait son apparition quelques centaines de millions d’années seulement après le big bang.

Image d’entête : une représentation de la formation des premières étoiles. (Wise/ Abel/ Kaehler (KIPAC/SLAC))

Cette récente découverte a été réalisée par des astronomes dirigés par Thomas Nordlander de l’ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions (ASTRO 3D/ Australie), qui a trouvé la plus faible quantité de fer dans une étoile située au bord du halo galactique de la Voie lactée. La géante rouge, désignée SMSS J160540.18-144323.1, a une teneur en fer d’une partie par 50 milliards (ppb) ou 1,5 million de fois moins que le soleil, et selon le Pr Nordlander :

C’est comme une goutte d’eau dans une piscine olympique.

Pourquoi cette étoile est-elle si importante ? Après le début du refroidissement de l’univers, les seuls éléments disponibles étaient l’hydrogène, l’hélium et des traces de lithium. Les premières étoiles, appelons-les la 1ère génération, ont fusionné ces éléments légers à l’intérieur de leurs noyaux très massifs et très chauds. Cependant, ces pionnières stellaires ont eu une très courte durée de vie, tombant rapidement à court de carburant avant de s’éteindre brutalement pour devenir supernova. Cette explosion massive qui signale la fin d’une étoile éjecte ses éléments à travers l’univers, où ils peuvent être incorporés par de nouvelles étoiles. Au fil des générations, des éléments de plus en plus lourds comme le silicium ou le fer peuvent être forgés.

Aucune des premières étoiles n’a survécu, donc une grande partie de ce que nous supposons à leur sujet ne peut être vérifiée. Cependant, il y a encore beaucoup à apprendre de leurs parents cosmiques survivants. Si une étoile a beaucoup de fer, les scientifiques peuvent en déduire qu’elle s’est formée après un nombre prévisible de générations stellaires. Par exemple, les astronomes croient que le soleil se trouve à environ 100 000 générations du big bang en raison de sa teneur en métaux.

Selon le professeur Martin Asplund, coauteur de l’étude et chercheur principal de l’ASTRO 3D à l’université Nationale d’Australie :

La bonne nouvelle, c’est que nous pouvons étudier les premières étoiles à travers leurs descendants, les étoiles qui sont apparues après elles comme celle que nous avons découverte.

Compte tenu de la faible quantité record de fer trouvée dans SMSS J160540.18-144323.1, les astronomes pensent que celle-ci s’est formée après l’explosion d’une des premières étoiles, seulement 200 millions d’années après le big bang. M. Norlander et ses collègues estiment que l’étoile qui a déclenché l’explosion de fer donjt a profité SMSS J160540.18-144323.1 était seulement 10 fois plus massive que le soleil. Elle a dû aussi exploser assez faiblement, si bien que la plupart de son fer et d’autres éléments lourds ont été ramenés dans le noyau par la gravité du reste de l’étoile à neutrons.

Il est remarquable d’apprendre que notre arrière-cour galactique abrite encore des étoiles des premières générations, même si elles ne subsistent pas longtemps. Comme précisé au-dessus, l’étoile récemment découverte est une géante rouge, c’est-à-dire qu’elle est à la toute fin de son cycle de vie avant d’exploser en supernova. À l’avenir, les astronomes espèrent trouver d’autres étoiles de deuxième génération qui pourraient nous en dire plus sur ce à quoi ressemblait l’univers primitif.

L’étude publiée dans Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : The lowest detected stellar Fe abundance: the halo star SMSS J160540.18−144323.1 et présentée sur le site de l’ASTRO 3D : Anaemic star carries the mark of its ancient ancestor.