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

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

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

L’étoile est inhabituelle car contrairement à d’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’âge plus vieux que prévu.

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 se seraient entièrement composées 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 en ont semé l'univers 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 dans l'univers augmentait à mesure que le cycle de naissance et de mort des étoiles se poursuivait.

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

La très faible métallicité de l’étoile récemment découverte indique que, dans un arbre généalogique cosmique, il ne pourrait y avoir qu’une génération retirée du Big Bang. En effet, il s'agit du 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 constaté que ce n’est que 14% de la masse du soleil.

Voyant les étoiles

L'étoile fait partie d'un système à deux étoiles en orbite 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». 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 trouvé que c'était inexact, mais ils ont ainsi 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 le tirait.

À la fin des années 1990, les chercheurs pensaient que seules les étoiles de grande taille auraient pu se former aux 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», explique Schlaufman, également affiliée à l’Institut de l’ingénierie et de la science intensives aux données de l’université. "Même si nous n'avons pas encore trouvé d'objet de ce type dans notre galaxie, il peut exister."

Les résultats apparaissent dans le journal Astrophysical.

Des coauteurs supplémentaires proviennent des observatoires Carnegie en Californie et de l’Université Monash en Australie. Les chercheurs ont utilisé les observations du télescope Magellan Clay, 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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