A la recherche des étoiles les plus anciennes dans les galaxies naines voisines

La galaxie naine du Fourneau (cliquez pour agrandir)

Une équipe internationale d’astronomes a enquêtée sur des étoiles très rares dites « très pauvres en matériaux lourds » car issues des premières générations apparues relativement peu de temps après le Big Bang, il y a 13,7 milliards d’années.

En postulant que les galaxies telles que la notre, la Voie Lactée se soient formées au cours du temps par fusion et collision de galaxies naines, les astronomes ont concentré leurs recherches sur quatre d’entre elles, présentes dans le voisinage galactique : les galaxies de la Carène, du Fourneau (voir l’image ci-dessus), du Sculpteur (voir l’image ci-dessous) et du Sextant. Toutes sont situées à moins de 300 000 années-lumière de nous.

Grâce à la très grande sensibilité des spectrographes du Very Large Telescope (VLT), les astronomes ont pu observer quelques étoiles « pauvres en matériaux lourds ». Issues des temps immémoriaux de l’Univers, les étoiles primitives sont exclusivement constituées des seuls éléments forgés peu après le Big Bang : l’hydrogène et l’hélium. Les atomes plus lourds tels que le carbone, l’oxygéne, le fer, etc. n’existent alors pas encore. Ils apparaitront lors des explosions cataclysmiques de ces premières générations d’étoiles. Essaimés dans le jeune Univers, ces matériaux lourds fertiliseront, en quelque sorte, les jeunes galaxies encore de petites tailles. De fil en aiguille, celles-ci n’auront de cesse de s’enrichir en éléments toujours plus diversifiés. Au sein de notre étoile, âgée de 5 milliards d’années, plusieurs de ces éléments se mêlent à l’hydrogène et l’hélium qui la compose. Leur quantité est certes infime proportionnellement à la masse du Soleil mais suffisante pour être détectable et identifiée. Ainsi en est-il pour la majorité des étoiles de notre galaxie et de ses consœurs plus ou moins proche.

La galaxie du Sculpteur (cliquez pour agrandir)

Observer une étoile « extrêmement pauvre en éléments lourds » est donc une formidable opportunité pour en apprendre davantage sur la jeunesse de l’Univers. Notre galaxie formée de galaxies naines a pu en contenir plusieurs. Aussi, l’équipe de chercheurs s’est-elle intéressée à plus de 2 000 étoiles géantes présentes au sein de galaxies naines voisines … Ne parvenant pas à les démasquer, les astronomes se sont aperçus après comparaison avec les modèles informatiques, qu’il existe très peu de différence dans la « signature chimique » entre celles pourvues de « peu d’éléments lourds » de celles qui le sont « extrêmement peu » ! Le spectrographe UVES leur a permis toutefois de mettre la main sur des étoiles très anciennes, composées de 1/3 000 à 1/10 000 de matériaux lourds en comparaison avec le Soleil. Les astronomes ont développés une nouvelle méthode qui leur fait dire que désormais, pour ces étoiles, il n’existe plus d’endroit où se cacher !

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Crédit photo : ESO/Digitized Sky Survey 2.