Ou se trouve l’erreur ?

L’ARTICLE

Après avoir réussi à se cacher pendant des années, les étoiles primitives situées en dehors de notre Galaxie, la Voie Lactée, ont finalement été démasquées. De nouvelles observations, réalisées avec le très grand télescope (le VLT) de l'ESO, ont été utilisées pour résoudre un important puzzle astrophysique concernant les plus vieilles étoiles de notre environnement galactique – des informations cruciales pour notre compréhension des premières étoiles de l'Univers.

On pense que les étoiles primitives ont été formées à partir de la matière qui s'est constituée très peu de temps après le Big Bang, il y a 13,7 milliards d'années. Leur quantité d'éléments chimiques plus lourds que l'hydrogène et l'hélium est généralement inférieure à un millième de ce que l'on trouve dans le Soleil et on les appelle des étoiles « extrêmement pauvres en métaux » [1]. Elles appartiennent à l'une des premières générations d'étoiles de notre Univers proche. De telles étoiles sont extrêmement rares et sont principalement observées dans la Voie Lactée.

Les cosmologistes pensent que les plus grandes galaxies comme la Voie Lactée se sont formées par la fusion de plus petites galaxies. La population d'étoiles pauvres en métaux ou étoiles « primitives » de notre Voie Lactée devrait déjà avoir été présente dans les galaxies naines à partir desquelles elle s'est formée et des populations similaires devraient exister dans d'autres galaxies naines. « Jusqu'à présent les preuves de leur présence ont été rares, » précise Giuseppina Battaglia, une des coauteurs de l'article. « Les grands sondages menés ces dernières années ont continué de montrer que les plus anciennes populations d'étoiles de la Voie Lactée et des galaxies naines ne correspondaient pas, ce qui n'était pas du tout prévu par les modèles cosmologiques. »

Les quantités d'éléments sont mesurées à partir des spectres qui fournissent les « empreintes digitales » chimiques des étoiles [2]. L'équipe « Dwarf galaxies Abundances and Radial-velocities » [3] a utilisé l'instrument FLAMES sur le VLT de l'ESO pour mesurer les spectres de plus de 2000 étoiles géantes individuelles situées dans quatre galaxies naines de notre environnement galactique : les galaxies du Fourneau, du Sculpteur, du Sextant et de la Carène. Etant donné que les galaxies naines sont généralement distantes de 300 000 années-lumière de la Terre – ce qui est environ trois fois la taille de la Voie Lactée – seules les principales caractéristiques ont pu être mesurées dans le spectre, comme sur une empreinte digitale vague et maculée. Cette équipe a trouvé qu'aucune empreinte digitale spectrale de leur grande collection ne semblait réellement appartenir à la classe d'étoiles qu'ils recherchaient – les rares étoiles « extrêmement pauvre en métaux » que l'on trouve dans la Voie Lactée.

Cette équipe d'astronomes pilotée par Else Starkenburg a maintenant éclairé d'un nouveau jour le problème grâce à de méticuleuses comparaisons de spectres avec des modèles simulés par ordinateur. Ils ont découvert que l'empreinte digitale chimique d'une étoile pauvre en métaux normale ne se distingue de celle d'une étoile  « extrêmement pauvre en métaux » que par une très faible différence, expliquant ainsi pourquoi les méthodes précédentes n'avaient pas réussi à les identifier.

Ils ont aussi confirmé le « nouveau » statut de plusieurs étoiles « extrêmement pauvres en métaux » grâce à des spectres beaucoup plus détaillés obtenus avec l'instrument UVES sur le VLT de l'ESO. « Par comparaison avec la vague empreinte digitale que nous avions avant, c'est comme si nous avions regardé l'empreinte digitale avec un microscope, » explique Vanessa Hill, une des membres de l'équipe. « Malheureusement, seul un petit nombre d'étoiles a pu être observé, car cela nécessite beaucoup de temps. »

« Parmi les nouvelles étoiles "extrêmement pauvres en métaux" découvertes dans ces galaxies naines, trois ont une quantité relative d'éléments chimiques lourds comprise entre 1/3000 et 1/10 000 de ce que l'on observe dans notre Soleil et l'une d'entre elles détient pour le moment le record de l'étoile la plus ancienne découverte en dehors de la Voie Lactée, » déclare Martin Tafelmeyer, un des membres de l'équipe.

Source:ESOhttp://www.eso.org/public/france/press-rel/pr-2010/pr-07-10.htmlhttp://www.insu.cnrs.fr/co/ama09/des-etoiles-primitives-ont-ete-decouvertes-dans-de-proches-galaxies-naines  Gilbert Javaux - PGJ-Astronomie

COMMENTAIRES

Quels sous les soubassements théoriques à cette recherche ? C’est que pour les théoriciens, lors du big bang, seuls les éléments les plus légers (H,He,Li) ont été fabriqués, le reste, les éléments lourds seraient synthétisés dans les étoiles par condensation des nuages interstellaires. En conséquences, les premières étoiles créées il y a 13,7 milliards d’AL comportent une proportion plus faible de ces éléments, lesquels seraient produits postérieurement par les explosions de supernovae. Une question se pose:

Or s’il s’agit des premières étoiles, celles-ci, compte tenu de l’expansion, devraient être trouvées aux confins de l’univers et non pas dans la voie lactée.

L’argument pour contrer cet écueil décisif est assez spécieux : les grandes galaxies se sont formées par agglomération des galaxies naines, ce qui suppose un temps long. C’est donc dans ces petites galaxies qu’on devrait trouver ce type d’étoile. Or tout se passe comme si ces étoiles premières n’avaient pas été emportées dans l’expansion, qu’elles avaient fait du surplace en attendant la constitution de la voie lactée !

Si on les trouve si proches on peut se demander où se trouve l’erreur. Est-ce dans la théorie du big bang qui oblige à une fabrication postérieure de ces éléments lourds, toutes les étoiles ne pouvant les synthétiser ? Cela contraint à faire exploser nombre de supernovae pour diffuser ces éléments lourds qui seront captés par les étoiles en formation. Certains prétendent que leur nombre notoirement insuffisant pour alimenter toutes ces nouvelles étoiles. Cette procédure est bien évidemment complexe qui tient tout à fois aux présupposés du big bang et à celles de la théorie de l’effondrement. On peut se demander à juste titre si l’erreur ne se trouverait pas dans les hypothèses de ces deux théories complémentaires.