Un scientifique découvre une étoile insaisissable dont les origines sont proches du Big Bang

Les astronomes ont découvert ce qui pourrait être l'une des plus anciennes étoiles de l'univers, un corps presque entièrement constitué de matériaux crachés par le Big Bang.

La découverte de cette étoile minuscule datant d'environ 13,5 milliards d'années signifie que davantage d'étoiles avec une masse très faible et une teneur en métal très faible sont probablement présentes, peut-être même parmi les toutes premières étoiles de l'univers.

L'étoile est inhabituelle car, contrairement aux autres étoiles à très faible teneur en métal, elle fait partie du "disque mince" de la Voie Lactée – la partie de la galaxie dans laquelle notre propre soleil réside.

Et comme cette étoile est si ancienne, les chercheurs disent qu'il est possible que notre quartier galactique soit au moins 3 milliards d'années plus vieux que prévu. Les résultats sont publiés dans Le journal astrophysique.

"Cette étoile est peut-être une sur 10 millions", a déclaré l'auteur principal Kevin Schlaufman, professeur adjoint de physique et d'astronomie à l'université Johns Hopkins. "Cela nous dit quelque chose de très important sur les premières générations d'étoiles."

Les premières étoiles de l'univers après le Big Bang auraient été entièrement composées d'éléments tels que l'hydrogène, l'hélium et de petites quantités de lithium. Ces étoiles ont ensuite produit des éléments plus lourds que l'hélium dans leurs noyaux et ont ensemencé l'univers avec elles lorsqu'elles ont explosé en tant que supernovae.

La prochaine génération d'étoiles formées à partir de nuages ​​de matériaux liés à ces métaux, les incorporant à leur composition. La teneur en métal, ou métallicité, des étoiles de l'univers augmentait parallèlement au cycle de naissance et de mort des étoiles.

La très faible métallicité de l'étoile récemment découverte indique que, dans un arbre généalogique cosmique, il ne pourrait s'agir que d'une génération retirée du Big Bang. En effet, il est le nouveau détenteur du record de l’étoile avec le plus petit complément d’éléments lourds – il a à peu près le même contenu en éléments lourds que la planète Mercury. En revanche, notre soleil compte des milliers de générations sur cette ligne et a une teneur en éléments lourds égale à 14 Jupiters.

Les astronomes ont trouvé environ 30 anciennes étoiles "ultra-pauvres en métaux" avec la masse approximative du soleil. La star Schlaufman et son équipe ont découvert que leur masse solaire n'était que de 14%.

L'étoile fait partie d'un système à deux étoiles gravitant autour d'un point commun. L’équipe a découvert l’étoile «secondaire» minuscule, presque invisible, après qu’un autre groupe d’astronomes eut découvert l’étoile beaucoup plus brillante «primaire». Cette équipe a mesuré la composition du primaire en étudiant un spectre optique haute résolution de sa lumière. La présence ou l'absence de lignes noires dans le spectre d'une étoile peut identifier les éléments qu'elle contient, tels que le carbone, l'oxygène, l'hydrogène, le fer, etc. Dans ce cas, l'étoile avait une très faible métallicité. Ces astronomes ont également identifié un comportement inhabituel dans le système stellaire impliquant la présence d’une étoile à neutrons ou d’un trou noir. Schlaufman et son équipe ont conclu que c'était inexact, mais ce faisant, ils ont découvert le compagnon beaucoup plus petit de l'étoile visible.

L’existence de la plus petite étoile compagnon s’est avérée être la grande découverte. L'équipe de Schlaufman a pu déduire de sa masse en étudiant le léger "vacillement" de l'étoile principale alors que la gravité de la petite étoile l'attirait.

À la fin des années 1990, les chercheurs pensaient que seules des étoiles massives auraient pu se former dans les tout premiers stades de l'univers et qu'elles ne pourraient jamais être observées car elles brûlent leur carburant et meurent si rapidement.

Mais à mesure que les simulations astronomiques devenaient plus sophistiquées, elles ont commencé à laisser entendre que, dans certaines situations, une étoile de cette époque avec une masse particulièrement faible pouvait encore exister, même plus de 13 milliards d’années depuis le Big Bang. Contrairement aux grandes étoiles, les plus petites masses peuvent vivre très longtemps. Les étoiles naines rouges, par exemple, avec une fraction de la masse du soleil, vivraient des milliards d'années.

La découverte de cette nouvelle étoile ultra-pauvre en métaux, nommée 2MASS J18082002-5104378 B, ouvre la possibilité d’observer des étoiles encore plus anciennes.

"Si notre inférence est correcte, les étoiles de faible masse dont la composition est exclusivement issue du Big Bang peuvent exister", a déclaré Schlaufman, également affilié à l'Institute for Data Intensive Engineering and Science de l'université. "Même si nous n'avons pas encore trouvé d'objet de ce type dans notre galaxie, il peut exister."

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Plus d'information:
Kevin C. Schlaufman et al, Une étoile ultra-pauvre en métaux proche de la limite de combustion d’hydrogène, Le journal astrophysique (2018). DOI: 10.3847 / 1538-4357 / aadd97