l'étoile la plus âgée connue

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Découverte de l’étoile la plus âgée connue

Publié le 23/02/2014 par Olivier Esslinger

Une équipe de l’Australian National University vient d’annoncer la découverte de l’étoile la plus âgée connue à ce jour. L’étoile porte le doux nom de SMSS J031300.36-670839.3 et se trouve à 6000 années-lumière dans la constellation de la Dorade, donc dans notre propre Galaxie. Son âge est estimé à 13,6 milliards d’années et l’étoile serait donc née moins de deux cents millions d’années après le Big Bang, une époque où la Voie Lactée n’était probablement pas encore formée.


L’étoile SMSS J031300.36-670839.3 se trouve à 6000 années-lumière de nous dans la constellation de la Dorade. Sur la voûte céleste, elle apparait à mi-chemin entre le Grand et le Petit Nuage de Magellan. Crédit : Australian National University/Stefan Keller

Le Southern Sky Survey

L’étoile a été découverte par le télescope SkyMapper à l’observatoire de Siding Spring près de Coonabarabran dans l’état de la Nouvelle-Galles du Sud en Australie. Ce télescope de 1.35 mètre de diamètre a un champ très large de 5,7 degrés carrés, soit 29 fois la pleine Lune. Sa mission est d’établir une carte du ciel de l’hémisphère sud, le Southern Sky Survey, l’équivalent du Sloan Digital Sky Survey de l’hémisphère nord.

Ce type de relevé du ciel dans son ensemble permet plusieurs types de recherches. Pour ne citer que quelques exemples : l’étude de la distribution des corps du système solaire au-delà de l’orbite de Neptune, l’analyse de la forme du halo de matière noire de la Voie Lactée ou la recherche de galaxies naines autour de cette dernière. Mais le sujet qui nous intéresse ici est la recherche d’étoiles très anciennes formées pendant les premières centaines de millions d’années de l’Univers.

L’évolution chimique des étoiles

Rappelons que ce sont des réactions nucléaires qui font briller les étoiles, réactions dans lesquelles des noyaux fusionnent pour former des noyaux plus lourds en libérant une énergie qui permet aux étoiles de briller. La nature des noyaux en jeu dépend de la composition initiale du nuage de gaz qui forme l’étoile, mais aussi de la masse initiale de celle-ci. En effet, plus une étoile est massive, plus elle a de carburant, donc plus sa température centrale peut augmenter et créer des noyaux complexes.

Puisque la succession de générations d’étoiles augmente la complexité chimique de l’Univers, le meilleur moyen d’identifier des astres anciens est de rechercher des étoiles très pures, pauvres en éléments lourds, donc composées des seuls éléments disponibles en quantités appréciables juste après le Big Bang : l’hydrogène et l’hélium.

Une étoile de deuxième génération

C’est donc une étude de ce type qui vient de conduire à un résultat assez spectaculaire : la découverte d’une étoile de 13,6 milliards d’années. Cette étoile contient quelques traces d’éléments lourds, mais si ténues qu’il s’agit probablement d’une étoile de deuxième génération, c’est-à-dire née à partir des résidus des premières étoiles à avoir illuminé l’Univers.

L’analyse de la composition d’une étoile nous permet en effet d’avoir une bonne idée des conditions chimiques lors de sa formation. Dans ce cas précis, notre astre aura été précédé d’une étoile plus massive de la première génération stellaire (environ 60 fois la masse du Soleil). Cette première étoile aura explosé sous forme de supernova et aura dispersé autour d’elle ses éléments lourds. Le nuage contenant cet astre primordial se sera finalement effondré pour donner naissance à une nouvelle étoile encore très pure, SMSS J031300.36-670839.3, contenant 10 millions de fois moins de fer (l’élément lourd typique) que le Soleil.

Des explosions de supernova moins énergétiques

L’étude des étoiles les plus anciennes nous permet ainsi de mieux comprendre la formation et l’évolution chimique de notre Galaxie et de l’Univers. Par exemple, la concentration très faible de fer dans J031300.36−670839.3 est une indication que les explosions de supernova à cette époque reculée devaient être moins énergétiques que de nos jours. La première étoile n’a ainsi pu éjecter que ses couches externes, qui contenaient du carbone et du magnésium, mais pas sa partie centrale où étaient concentrés les noyaux plus lourds comme le fer (qui auront été absorbés par le trou noir formé par le résidu de l’étoile).

Notons encore que le télescope SkyMapper peut détecter des étoiles anciennes grâce à une simple analyse de couleur, mais ses observations ont été complétées par une analyse spectroscopique à haute résolution avec les télescopes Magellan de l’observatoire de Las Campanas au Chili.


Astronomicalement

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