On a peut-être trouvé l’une des étoiles les plus vieilles de l’Univers connu

L’une des étoiles les plus vieilles de l’Univers ? Les scientifiques l’ont peut-être trouvée à 16 000 années-lumière de la Terre. Il s’agit d’une géante rouge dénommée SPLUS J210428.01-004934.2 et qui semble appartenir à la deuxième génération d’étoiles formées après le Big-Bang. Ce résultat est la conclusion d’une analyse de l’abondance en éléments chimiques de l’étoile. SPLUS J2104-0049 contiendrait des éléments produits lors de la vie et la destruction d’une seule étoile de première génération. Pour le moment, aucun membre de cette première génération d’étoiles n’a encore été découvert, mais cette dernière trouvaille pourrait aider dans la recherche de ces étoiles.

Les scientifiques ont réussi à analyser l’état de SPLUS J2104-0049 en se servant d’une technique appelée photométrie qui mesure l’intensité de la lumière. Cette méthode pourrait ainsi être exploitée dans la recherche de ces vieux objets cosmiques.

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Dans leur article publié dans la revue The Astrophysical Journal Letters, les chercheurs ont indiqué que l’étoile était une étoile UMP ou « ultra-metal-poor », c’est-à-dire avec un niveau très bas de métallicité. Elle a été sélectionnée à partir de sa bande photométrique S-PLUS étroite et a été confirmée à l’aide d’une spectroscopie à moyenne et à haute résolution.

Les scientifiques ont également indiqué que ces dernières observations font partie d’un effort qui vise à confirmer de façon spectroscopique les candidats à faible taux de métallicité identifiés grâce à la photométrie à bande étroite.

Comment détecter les plus vieilles étoiles ?

Bien qu’aujourd’hui on sache déjà beaucoup de choses sur l’évolution de l’Univers depuis le Big-Bang, les toutes premières étoiles, connues comme appartenant à la Population III, restent encore un mystère. Les processus de formation des étoiles actuelles donnent toutefois des indices quant à la formation de ces premières étoiles, même si les connaissances sont encore incomplètes.

Parmi les pistes utilisées par les scientifiques, il y a les étoiles appartenant à la Population II, la génération qui suit la Population III. Il est possible de les identifier grâce à leur niveau extrêmement faible en carbone, en oxygène, en magnésium, ou encore en lithium. Ce niveau peut être évalué grâce à l’analyse du spectre de lumière émis par une étoile.

La raison pour laquelle ce niveau est très faible vient du fait qu’avant l’apparition des premières étoiles, il n’y avait pas d’éléments lourds dans l’Univers. Celui-ci était juste un mélange d’hydrogène et d’hélium. Ainsi, les premières étoiles devaient être constituées de ces deux éléments, et c’est la réaction thermonucléaire au sein de ces étoiles qui a ensuite produit les éléments plus lourds. Tout d’abord, les atomes d’hydrogène fusionnent pour former de l’hélium, puis l’hélium devient du carbone, et la réaction continue jusqu’à avoir du fer. Mais même les étoiles les plus lourdes n’ont pas assez d’énergie pour fusionner du fer, et quand leur noyau est entièrement constitué de fer, elles explosent en supernovas.

 Les supernovas, à leur tour, éjectent tout le matériau fusionné dans l’espace avec une très grande quantité d’énergie. Cela génère une série de réactions nucléaires qui produisent des éléments plus lourds comme l’or, l’argent ou encore l’uranium. Les nouvelles étoiles formées à partir de ces nuages vont ainsi avoir un plus haut niveau de métallicité que les étoiles précédentes.

La nouvelle découverte

L’on sait que les étoiles actuelles appartenant à la Population I ont le plus haut niveau de métallicité. Les étoiles nées lorsque l’Univers était encore très jeune ont quant à elles un très faible niveau de métallicité. Ces étoiles UMP sont considérées comme appartenant à la Population II, celle-ci enrichie par les matériaux produits par une seule supernova de la Population III.

L’équipe d’astronomes menée par le NOIRLab de la National Science Foundation a ainsi utilisé une analyse photométrique dénommée S-PLUS pour identifier l’étoile SPLUS J2104-0049. Apparemment, il ne s’agit pas de l’étoile avec le plus bas niveau de métallicité jamais découvert, mais le niveau correspond à celui d’une étoile UMP. Son niveau de carbone est aussi le plus bas jamais enregistré parmi les étoiles UMP.

Pour avoir une idée de la formation de l’étoile SPLUS J2104-0049, les scientifiques ont procédé à une modélisation théorique. Ils ont trouvé que les niveaux d’abondance en éléments chimiques observés correspondent le mieux à ce qu’une supernova d’une unique étoile de la Population III ayant une masse équivalente à 29,5 masses solaires peut produire.

Toutefois, les meilleurs résultats de la modélisation n’ont pas pu produire assez de silicium pour reproduire exactement SPLUS J2104-0049. Les scientifiques recommandent ainsi de chercher d’autres étoiles anciennes avec des propriétés chimiques similaires pour essayer de résoudre le problème causé par cette étrange différence.

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