Lorsque l’on découvre des étoiles qui se sont formées juste après le Big Bang, elles sont très éloignées, aux confins de l’Univers visible. Mais aujourd’hui, les astronomes ont repéré quelque chose de nouveau : une étoile âgée d’environ 13,5 milliards d’années, ici même, dans notre propre galaxie, la Voie lactée.
Elle s’appelle 2MASS J18082002-5104378 B et pourrait être l’une des plus anciennes étoiles de l’Univers.
Le pistolet fumant est son contenu en métal. Au tout début de l’Univers, il n’y avait pas de métaux. Ils étaient forgés dans le cœur des premières générations d’étoiles, qui les rejetaient dans l’espace après leur mort violente et désordonnée.
Ce matériau a ensuite été mélangé à la formation de nouvelles étoiles, chaque génération suivante devenant de plus en plus riche en métaux. Plus l’étoile est jeune, plus sa teneur en métaux, ou métallicité, est élevée. (On pense que le Soleil se trouve à environ 100 générations du Big Bang)
2MASS J18082002-5104378 B possède la plus faible métallicité de toutes les étoiles jamais découvertes – seulement environ 10 % de la métallicité de la Terre. Sa découverte pourrait signifier que le disque dense en étoiles de notre galaxie est beaucoup plus ancien que les 8 à 10 milliards d’années estimées précédemment.
Et elle est minuscule – seulement 10 % de la masse du Soleil, juste à la limite inférieure de la combustion de l’hydrogène.
“Nous n’avons jamais découvert une étoile de si faible masse et composée d’aussi peu de grammes de métaux”, a déclaré à ScienceAlert l’astrophysicien Andrew Casey de l’université Monash en Australie.
“Cette découverte nous indique que les toutes premières étoiles de l’Univers n’ont pas dû être toutes des étoiles massives qui sont mortes il y a longtemps. Ces anciennes étoiles pouvaient se former à partir de très petites quantités de matière, ce qui signifie que certaines de ces reliques datant de peu après le Big Bang pourraient encore exister aujourd’hui. Cela nous donne un nouveau point de vue sur la formation des étoiles dans l’Univers primitif !”
C’est grâce à sa taille incroyablement petite que 2MASS J18082002-5104378 B a réussi à passer inaperçue pendant si longtemps, même si elle se trouve ici même dans la Voie lactée : elle est incroyablement faible.
La seule raison pour laquelle elle a été repérée est qu’elle a un compagnon binaire. Lorsque les astronomes étudiaient cette étoile, ils ont remarqué le faible mouvement de 2MASS J18082002-5104378 B.
Une analyse spectroscopique plus poussée a révélé sa faible métallicité, un record, et l’analyse de son orbite dans le disque mince de la Voie lactée – le plan de rotation dense en étoiles – a révélé qu’elle est originaire de la Voie lactée.
Sa présence même remet en question les notions populaires de ce à quoi ressemble une très vieille étoile. Elles ne sont pas toutes énormes, lointaines et probablement mortes et disparues depuis longtemps – un point de vue défendu par les scientifiques jusque dans les années 1990.
En fait, d’après les calculs, une étoile minuscule pourrait vivre des billions d’années.
les étoiles massives “vivent vite et meurent jeunes”, mais les étoiles moins massives – disons 20 % plus légères que notre Soleil – peuvent facilement vivre 13 milliards d’années”, a déclaré M. Casey.
“Le problème est que les astronomes ont longtemps cru que les premières étoiles de l’Univers étaient massives, et donc qu’aucune d’entre elles ne devait survivre jusqu’à aujourd’hui. Cette découverte contribue à changer tout cela : elle montre que les anciennes étoiles peuvent être de très faible masse, ce qui implique que certaines des plus anciennes étoiles de l’Univers peuvent encore exister aujourd’hui.”
Il y a quelques autres étoiles anciennes de grand-père qui errent dans la Voie lactée, comme la géante rouge HE 1523-0901, dans le halo galactique, ou la mystérieuse étoile Mathusalem, dont l’âge a été calculé à 14,5 milliards d’années (ce qui contredit l’âge de l’Univers, mais n’est pas complètement fou).
Mais en termes de petite taille et de faible métallicité, 2MASS J18082002-5104378 B les surpasse toutes. Sa composition est beaucoup plus proche de la matière qui a rempli l’Univers après le Big Bang, avant qu’il ne soit transformé par quelques générations d’étoiles.
Et parce qu’elle est si petite, si faible et si difficile à voir, il est possible qu’il y ait beaucoup d’autres étoiles sans métal, petites et faibles, dans l’univers. Le taux de découverte est, comme le dit Casey, “extrêmement faible”, mais l’existence de 2MASS J18082002-5104378 B est une très bonne raison théorique et d’observation de croire que d’autres existent aussi.
“Nous devons vraiment continuer à chercher des étoiles anciennes comme ce système”, a-t-il déclaré.
“Ces étoiles sont extrêmement rares – c’est un peu comme trouver une aiguille parmi un tas de bottes de foin. Mais grâce aux énormes quantités de données fournies par les télescopes terrestres et spatiaux, l’avenir semble prometteur : nous sommes plus près que jamais de comprendre comment les étoiles se sont formées au début de l’Univers.”
La recherche de l’équipe doit être publiée dans l’Astrophysical Journal, et peut être lue dans son intégralité sur la ressource de préimpression arXiv.
Note de la rédaction (7 août 2019) : Une version précédente de cet article indiquait par erreur que le Soleil est à 100 000 générations du Big Bang. En réalité, on pense qu’il est à environ 100 générations. Nous nous excusons pour cette erreur et l’avons maintenant modifiée.