Découverte des plus vieilles étoiles de notre galaxie

Des astronomes ont découvert que certaines des étoiles qui illuminent le ciel de la Terre sont d'authentiques reliques, elles dateraient des premiers instants de la Voie lactée. Nées quelques milliards d'années après le big bang, ces étoiles peuplaient l'amas stellaire grandissant qui, une éternité plus tard, allait se métamorphoser pour devenir la galaxie en spirale que nous connaissons aujourd'hui.

« Elles sont aussi anciennes que les plus vieilles étoiles de l'univers, » déclare Carme Gallart de l'Institut d'astrophysique des Canaries, auteure de l'article publié récemment dans la revue Nature Astronomy. Ces travaux marquent le premier succès des astronomes dans la datation précise de ces étoiles anciennes, dont les âges iraient de 10 à 13 milliards d'années.

« Parvenir à identifier les plus anciennes populations d'étoiles effectivement formées dans la Voie lactée est assez captivant, car elles nous offrent une sorte de fenêtre sur le passé de notre galaxie, » commente Chris Hayes de l'université de Virginie, qui n'a pas pris part à l'étude.

« Nous savions que ces populations pionnières d'étoiles existaient mais le fait de les avoir identifiées nous procure un outil puissant pour recoller les morceaux de l'histoire de notre galaxie. »

Cette histoire se retrouve dans l'âge, la composition et la position de ces étoiles vieillissantes, elles sont en quelque sorte des preuves archéologiques. Par exemple, au cours de l'analyse de ces étoiles, l'équipe de chercheurs a découvert des éléments indiquant une gigantesque collision galactique à l'heure où notre galaxie en était encore à ses balbutiements.

Il y a environ 10 milliards d'années, la primitive Voie lactée et une galaxie plus petite appelée Gaia-Enceladus se sont entrechoquées. Aujourd'hui, les résidus épars et scintillants de ce petit corps disparu ont donné naissance à une population bien distincte d'étoiles bleues.

ARCHÉOLOGIE GALACTIQUE

Gallart et son équipe ont réalisé ces découvertes à l'aide de données initialement récoltées par le satellite Gaia de l'Agence spatiale européenne. Depuis l'espace, Gaia étudie les milliards d'étoiles les plus proches et les plus lumineuses en consignant des informations détaillées sur leurs mouvements et leurs localisations.

À l'aide des distances précises fournies par Gaia pour environ un demi-million d'étoiles voisines, dont la distance à la Terre ne dépasse par les 6 500 années-lumière, Gallart et son équipe ont pu déterminer les luminosités et les couleurs exactes de ces étoiles. Les chercheurs ont ensuite calculé les âges des étoiles, ce qui a permis de créer un nuage de données dans lequel sont apparues plusieurs tendances intéressantes.

Pour faire simple, l'équipe a pu établir qu'il existait deux populations d'étoiles aux âges identiques, chacune étant au moins âgée de 10 milliards d'années. L'un des deux groupes est plutôt rouge et l'autre plutôt bleu mais tous deux évoluent principalement dans le halo de la Voie lactée, une région sphérique qui enveloppe l'ensemble de la galaxie.

« Le halo nous entoure, il est partout, » indique Gallart. « Imaginez une pizza dans un ballon. La pizza étant le disque de la Voie lactée, l'air et la poussière à l'intérieur représentant les étoiles du halo. »

Le parcours de ces étoiles longévives jusqu'à cette région reculée de la galaxie est une histoire qui s'étale sur des milliards d'années.

UNE RENCONTRE FORTUITE

Les étoiles plus âgées aux nuances tirant vers le rouge ont débuté leur formation au cours des premiers milliards d'années d'existence de l'univers. Conçues à partir de gaz, de poussière et de métaux projetés dans l'univers par une population stellaire encore plus ancienne, ces étoiles se sont rassemblées pour former une Voie lactée primaire.

Pendant environ trois milliards d'années, ce prototype de Voie lactée a lentement et calmement augmenté son nombre de soleils, en puissant dans les gaz disponibles pour embraser de jeunes fournaises nucléaires. Plus tard, il y a environ 10 milliards d'années, cette galaxie grandissante a croisé la route d'une plus petite voisine. Avec 70 % d'étoiles en moins par rapport à la Voie lactée, la galaxie naine a fini par être entièrement engloutie, totalement impuissante face à son colossal adversaire.

Aujourd'hui, les étoiles bleues de cette galaxie oubliée sont dispersées à travers le halo de la Voie lactée mais elles gardent toujours leur signature chimique distincte, une empreinte digitale qui révèle aux astronomes leur appartenance à une autre région de l'espace où les volumes de métaux sont différents.

Ces étoiles bleues se déplacent également différemment, une observation qui a mené Amina Helmi et ses collègues de l'université de Groningue à raconter l'année dernière une histoire similaire sur la fusion, d'où le nom de Gaia-Enceladus donné à la galaxie disparue.

MÉTAMORPHOSE

Astronome à l'université de Virginie où elle étudie les interactions de la Voie lactée, Nitya Kallivayalil affirme que le travail réalisé par l'équipe de scientifiques offre d'importantes preuves indépendantes sur cette fusion avec Gaia-Enceladus qui a joué un rôle majeur dans la forme de notre galaxie.

La collision a propulsé ces anciennes étoiles rouges depuis le disque galactique vers le halo, où elles évoluent toujours aujourd'hui ; il est d'ailleurs possible d'en apercevoir quelques une depuis la Terre à l'aide de télescopes amateurs. Dans le même temps, cette collision a comprimé et déversé du gaz dans la galaxie tout juste fusionnée, ce qui a temporairement accéléré la formation d'étoiles dans sur le disque galactique.

Nous ne savons pas encore si cette collision majeure fut la première subie par notre galaxie, mais il est évident que son rôle fut capital.

« Cet événement serait donc la fusion la plus importante que la Voie lactée ait connue et si ce n'est pas la première alors c'est au moins l'une des premières, » conclut Gallart. « Nous pourrions même créer une image de ce phénomène car nous connaissons les âges auxquels il s'est déroulé, il nous suffirait alors d'imaginer l'ordre. »

Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.