Une star de 13 milliards d'années est faite de trucs Big Bang

Les astronomes ont découvert ce qui pourrait être l'une des plus anciennes étoiles de l'univers, si ancienne qu'elle est presque entièrement composée de matériaux du Big Bang.

La découverte de cette minuscule étoile d'environ 13,5 milliards d'années signifie qu'il y a probablement plus d'étoiles à très faible masse et à très faible teneur en métal - peut-être même certaines des 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 réside notre propre soleil.

Et parce que cette étoile est si vieille, les chercheurs disent qu'il est possible que notre voisinage galactique soit au moins 3 milliards d'années de plus qu'on ne le pensait.

1 sur 10 millions

"Cette étoile est peut-être une sur 10 millions", explique 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 constituées d'éléments comme 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 semé l'univers avec elles lorsqu'elles ont explosé en supernovae.

La prochaine génération d'étoiles s'est formée à partir de nuages ​​de matériaux entrelacés avec ces métaux, les incorporant dans leur composition. La teneur en métal, ou métallicité, des étoiles dans l'univers augmentait à mesure que le cycle de naissance et de mort des étoiles se poursuivait.

La nouvelle découverte ne fait que 14% de la taille du Soleil et est le nouveau détenteur du record pour l'étoile avec le plus petit complément d'éléments lourds. Il a environ le même complément d'éléments lourds que Mercure, la plus petite planète de notre système solaire. (Crédit: Kevin Schlaufman / Johns Hopkins)

La métallicité extrêmement faible de l'étoile récemment découverte indique que, dans un arbre généalogique cosmique, elle pourrait être aussi petite qu'une génération éloignée du Big Bang. En effet, c'est le nouveau recordman 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 Mercure. En revanche, notre soleil est des milliers de générations sur cette ligne et a une teneur en éléments lourds égale à 14 Jupiters.

Les astronomes ont trouvé une trentaine d'étoiles anciennes «ultra pauvres en métaux» avec la masse approximative du soleil. La star Schlaufman et son équipe ont trouvé, cependant, seulement 14 pour cent de la masse du soleil.

Voir les étoiles

L'étoile fait partie d'un système à deux étoiles en orbite autour d'un point commun. L'équipe a trouvé la petite étoile "secondaire" presque invisible et faible après qu'un autre groupe d'astronomes ait découvert l'étoile "primaire" beaucoup plus lumineuse. Ces astronomes ont également identifié un comportement inhabituel dans le système stellaire qui impliquait la présence d'une étoile à neutrons ou d'un trou noir. Schlaufman et son équipe ont trouvé que c'était incorrect, mais ce faisant, ils ont découvert le compagnon beaucoup plus petit de l'étoile visible.

L'existence de la petite étoile compagnon s'est avérée être la grande découverte. L'équipe de Schlaufman a pu déduire sa masse en étudiant la légère «oscillation» de l'étoile primaire alors que la gravité de la petite étoile l'attirait.

Pas plus tard qu'à la fin des années 1990, les chercheurs pensaient que seules des étoiles massives auraient pu se former aux premiers stades de l'univers - et qu'elles ne pourraient jamais être observées car elles brûlent dans 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 période avec une masse particulièrement faible pouvait encore exister, même plus de 13 milliards d'années depuis le Big Bang. Contrairement aux grandes étoiles, celles de faible masse peuvent vivre pendant des périodes extrêmement longues. On pense que les étoiles naines rouges, avec une fraction de la masse du soleil, vivent jusqu'à 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, des étoiles de faible masse dont la composition est exclusivement le résultat du Big Bang peuvent exister», explique Schlaufman, également affilié à l'Institut de l'ingénierie et des sciences intensives des données de l'université. "Même si nous n'avons pas encore trouvé un objet comme ça dans notre galaxie, il peut exister."

Les résultats apparaissent dans le Astrophysical Journal.

D'autres coauteurs viennent des Carnegie Observatories en Californie et de l'Université Monash en Australie. Les chercheurs ont utilisé des observations du télescope d'argile de Magellan, de l'observatoire Las Campanas et de l'observatoire Gemini.

Source: Jill Rosen pour l'Université Johns Hopkins

Étude originale DOI: 10.3847 / 1538–4357 / aadd97

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