Découverte fascinante pour les astronomes : cette étoile est presque aussi ancienne que le Big Bang

Chaque année, de nouvelles découvertes sont réalisées dans le domaine spatial, grace aux technologies et au matériel de plus en plus performant. Nous pouvons regarder chaque jour un peu plus loin dans le vaste ciel qui représente un océan de mystères pour les humains depuis des millénaires. Le système solaire, auquel nous appartenons, s’ouvre davantage chaque jour un peu plus à nous et des recherches y sont activement menées. C’est ainsi qu’une équipe de scientifiques a découvert un soleil de faible masse ne contenant que peu d’éléments plus lourds que l’hélium. Cette découverte laisse à penser aux chercheurs que notre galaxie pourrait contenir des survivants de la toute première génération d’étoiles, proche en année du Big Bang.

L’histoire des étoiles et de leur taille suivant les époques

En 2011, une équipe d’astronomes européens avait mis la main sur une curieuse étoile dans la constellation du Lion, nommée SDSS J102915+172927. Cet astre avait une composition de métaux (des éléments plus lourds que l’hélium) plus de 20.000 fois inférieure à celle du Soleil, ce qui signifiait que nous observions une étoile très âgée. Pourquoi ? Car à chaque nouvelle génération, une étoile s’enrichit des métaux dispersés par la génération précédente de supernovas. Une étoile pauvre en métaux est donc née peu après le Big Bang à partir des éléments chimiques les plus légers disponibles, à savoir l’hydrogène et l’hélium.

On estimait alors que les toutes premières étoiles à avoir illuminé l’univers étaient uniquement géantes, des centaines de fois plus lourdes que notre Soleil. Cependant, une “petite” étoile (tout est relatif évidemment) a été découverte, récemment dans notre galaxie. Il pourrait s’agir d’un spécimen ancien qui montre comment la première génération stellaire a pu contenir des étoiles vivants encore parmi nous aujourd’hui.

2MASS J18082002-5104378 B, également connue sous le nom de Gaia DR2 6702907209758894848 B, 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.

L’âge de cet astre est estimé à environ 13,5 milliards d’années. A l’échelle de l’âge de l’univers, c’est extrêmement proche du Big Bang. Elle serait alors plus pauvre en métaux que ses semblables, ce qui est la preuve d’un vécu plus ancien.

Une découverte extraordinaire, mais pas la première de ce genre

Les astronomes ont trouvé environ 30 anciennes étoiles « ultra-pauvres en métaux » avec la masse approximative de notre Soleil. 2MASS J18082002-5104378 B ne représente même que 14 % de la masse du Soleil. Ce n’est donc pas une géante comme l’on pensait. De plus, cette taille induit qu’elle est à peine assez pesante pour enflammer la fusion de l’hydrogène dans son noyau, et s’appeler une étoile.

D’après la théorie du Big Bang, le gaz d’atome laissé par la naissance du cosmos est constitué d’hélium, hydrogène mais pas d’éléments plus lourds comme le carbone, oxygène, azote ou métaux. Ces éléments viennent plus tard, plus précisément de la nucléosynthèse stellaire (l’ensemble des réactions nucléaires qui se produisent à l’intérieur des étoiles).

La meilleure explication de l’origine de l’étoile, d’après Schlaufman (Université Johns Hopkins), est qu’elle s’est formée par l’agglomération de gaz dans un disque qui tourbillonnait autrefois autour de l’étoile. Et si cela peut se produire pour des étoiles aussi pauvres que cette étoile, il devrait également être possible pour des étoiles ayant des masses plus semblables au Soleil de se former et de survivre dans des disques autour de certaines étoiles gigantesques de Population III (nom donné à la première génération d’étoiles).

Situé à environ 2 000 années-lumière de la constellation du sud de l’Ara, ce système, baptisé 2MASS J18082002–5104378, a été initialement découvert en 2016. Les chercheurs ont alors relevé sa faible abondance apparente de métaux, ce qui dans le jargon astronomique signifie tout autre élément que l’hydrogène ou l’hélium.

Un oeil porté sur le futur

Schlaufman et ses collègues ont examiné le cas de plus près et ont découvert que l’étoile était en fait deux étoiles qui gravitaient autour l’une de l’autre environ une fois tous les 35 jours. La spectroscopie a fourni les vitesses orbitales des étoiles, et a révélé leurs masses solaires égales à 0,14% et 0,76%. Les données ont également montré que la quantité de fer par rapport à l’hydrogène dans l’atmosphère des étoiles est d’environ un dix millième de celle du Soleil.

Des étoiles se forment à partir de nuages de gaz qui s’effondrent. Les métaux facilitent ce processus en fournissant un moyen efficace de refroidissement du gaz. Plus le gaz refroidit, plus il peut être petit. C’est pourquoi on présumait que les étoiles de la population III ont toutes été des géantes. Sans métaux, le gaz ne pourrait pas se réduire en orbes relativement petits. Mais la découverte récente nous indique que des étoiles plus petites auraient pu perdurer et ainsi remettre en cause notre hypothèse des géantes à la base de l’univers.

» C’est la raison pour laquelle nous devrions continuer à rechercher dans la galaxie des étoiles de la population III de faible masse», déclare Schlaufman. « Nous ne devrions pas désespérer, il y a de bonnes raisons de penser qu’elles sont toujours là. »

Ces étoiles restent extrêmement rares. Cependant, avec les quantités astronomiques de données provenant de télescopes terrestres et spatiaux, l’avenir est prometteur pour l’étude stellaire. Petit à petit, nous nous approchons de la vérité à propos de la naissance de l’univers et des vestiges existant encore, sous nos yeux.