Découverte d'un « courant » d'étoiles remontant aux premiers âges de l’Univers

ASTRONOMIE Formées il y a plus de 12 milliards d’années, ces étoiles seraient parmi les premières de l’Univers

20 Minutes avec agences
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La voie lactée.
La voie lactée. — Pixabay / FelixMittermeier

L’observation d’un groupe singulier d’étoiles en périphérie de la Voie lactée a révélé les restes d’un amas stellaire remontant aux premiers âges de l’  Univers. « Pour faire de l’archéologie galactique, il faut comprendre ce que notre galaxie a absorbé au cours du temps, connaître ses fondations », explique Nicolas Martin, astrophysicien à l’Observatoire astronomique de Strasbourg et auteur principal de l’étude parue dans la revue Nature

Et pour cela, il est nécessaire de regarder très loin dans l’espace et donc dans le temps, comme le fait le télescope spatial Hubble et le fera bientôt James Webb. Ou bien alors trouver l’équivalent de « fossiles » plus proches de nous.

Des étoiles formées il y a plus de 12 milliards d’années

La vingtaine d’étoiles identifiées par l’équipe internationale menée par Nicolas Martin est de cet ordre. « Elles sont parmi les toutes premières à s’être formées dans l’Univers » il y a « plus de 12 milliards d’années, peut-être même plus de 13 », soit quelques centaines de millions d’années après le Big-bang. Elles s’étendent en forme de « courant » (baptisé C19), un lambeau d’étoiles issu d’un amas stellaire « qui est passé trop près de notre galaxie et qu’elle a déchiré ». Ce lambeau s’étend aujourd’hui sur des milliers d’années-lumière, sous la forme d’un appendice au disque de la Voie lactée.

Les astronomes ont repéré ces étoiles grâce à leur très faible métallicité, une mesure de la proportion d’éléments chimiques plus lourds que l’hydrogène et l’hélium contenus dans les étoiles. Car selon la théorie de formation des étoiles, les premières avaient pour seul carburant l’hydrogène et l’hélium. « Au fur et à mesure que les générations successives d’étoiles se forment, elles créent dans leur coeur des éléments chimiques plus lourds », explique le scientifique. A la mort de l’astre, ces éléments enrichissent le gaz stellaire, qui verra naître d’autres étoiles, enrichies à leur tour en éléments lourds.

Une existence exclue par la théorie

Notre soleil, âgé seulement 4,6 milliards d’années, en est un bon exemple. Il contient un peu plus d’1,5 % de ces éléments lourds, du carbone, de l’oxygène et du fer principalement. Le groupe d’étoiles trouvé par Nicolas Martin et ses collègues en contient proportionnellement 2.500 fois moins. Or « les modèles actuels de formation des étoiles ne semblent pas fonctionner à des métallicités aussi faibles » pour la création d’amas stellaires tels que celui découvert par l’équipe de scientifiques.

Autrement dit, la théorie doit maintenant rattraper l’observation. A ce jour, un seul autre amas d’étoiles, avec une métallicité bien plus forte que C19 mais sous le seuil théorique, a été découvert dans la galaxie d’Andromède. Si les étoiles de C19 n’appartiennent pas à la toute première génération apparue dans l’Univers, elles pourraient « avoir été formées à partir de gaz contaminé par les toutes premières ».