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Découverte d'une des étoiles les plus vieilles de notre galaxie

Le spectre de Pristine 221 montre une atmosphère riche en hydrogène et pauvre en tout autre élément, à part un peu de calcium. Cette absence inhabituelle de métaux indique que cet objet appartient probablement à l'une des premières générations d'étoiles de la galaxie.

EPFL

(sda-ats)

Des astrophysiciens de l’EPFL ont participé à la découverte d’un objet rare: une étoile très ancienne et particulièrement pauvre en métaux. Ce témoin d’un passé reculé permet aux chercheurs de comprendre les premières étapes de l’Univers, juste après le Big Bang.

"C’est une découverte majeure, qui interroge nos connaissances en matière de formation des premières étoiles", indique Pascale Jablonka, chercheuse au Laboratoire d’astrophysique de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), citée lundi dans un communiqué.

C'est dans le cadre du projet international Pristine que cette rareté a pu être identifiée. Baptisée Pristine 221, elle fait partie des dix étoiles les plus pauvres en métaux repérées dans le halo de notre galaxie. Plus remarquable encore, elle est pratiquement exempte de carbone. Cela n’a été à ce jour observé que dans le cas d’une seule autre étoile.

Lointain passé

Trouver ces témoins d’un si lointain passé n’est pas chose aisée, car la toute première génération d’étoiles a aujourd’hui disparu. Juste après le Big Bang, l’Univers était rempli d’hydrogène, d’hélium et de quelques traces de lithium.

Les éléments plus lourds (magnésium, fer, etc.) n’existaient pas encore. Ils n’ont été synthétisés que plus tard, dans les cœurs des premières étoiles et au moment de leurs explosions.

Les analyses du spectre lumineux de notre Soleil ont montré que son atmosphère contient environ 2% d’éléments lourds. Ce qui indique qu’il fait partie d’une génération stellaire relativement récente et qu’il s’est donc formé en "recyclant" la matière d’étoiles maintenant disparues.

C’est pourquoi, dans leur recherche des propriétés des premières étoiles, les astrophysiciens cherchent celles qui ont une atmosphère beaucoup plus primitive que celle de notre Soleil. Plus elles sont vierges d’élément lourds, mieux elles traceront les premières étapes de la formation de l’Univers, et en particulier celles de notre galaxie.

Abondances chimiques

L’utilisation d’un filtre spécial sur le télescope Canada-France-Hawaï a permis de présélectionner une série de candidates. Celles-ci ont ensuite fait l’objet d’une analyse spectroscopique détaillée à l’aide des télescopes du groupe Isaac Newton en Espagne et de l’Observatoire européen austral au Chili.

L'équipe de l'EPFL a mené des analyses et des mesures qui ont mené à la caractérisation de Pristine 221. Selon leurs résultats, ses abondances chimiques sont de 10'000 à 100'000 fois plus faibles, selon l’élément considéré, que celles du Soleil.

De plus, elle se distingue par une caractéristique inattendue. En général, les étoiles très pauvres en métaux présentent un taux très élevé de carbone. Ce n’est pas le cas de Pristine 221.

Modèles à revoir

"Jusque-là, les scientifiques pensaient que le carbone était un agent refroidissant indispensable pour permettre la fragmentation du nuage de gaz dont les étoiles sont issues et plus particulièrement pour la formation de celles qui sont de faible masse," explique Pascale Jablonka.

"Avec maintenant deux contre-exemples, les modèles vont devoir être revus", conclut la spécialiste. Des chercheurs allemands, français et espagnols ont également participé à ces travaux publiés dans la revue britannique Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

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