Selon les modèles cosmologiques modernes, l'Univers a commencé dans un événement de cataclysme connu sous le nom de Big Bang. Cela s'est produit il y a environ 13,8 milliards d'années et a été suivi d'une période d'expansion et de refroidissement. Pendant ce temps, les premiers atomes d'hydrogène se sont formés sous forme de protons et d'électrons combinés et les forces fondamentales de la physique sont nées. Puis, environ 100 millions d'années après le Big Bang, les premières étoiles et galaxies ont commencé à se former.
La formation des premières étoiles a également permis la création d'éléments plus lourds, et donc la formation de planètes et de toute vie telle que nous la connaissons. Cependant, jusqu'à présent, comment et quand ce processus a eu lieu a été largement théorique, car les astronomes ne savaient pas où se trouvaient les étoiles les plus anciennes de notre galaxie. Mais grâce à une nouvelle étude d'une équipe d'astronomes espagnols, nous venons peut-être de trouver la plus vieille étoile de la Voie lactée!
L'étude, intitulée "J0815 + 4729: une étoile naine chimiquement primitive dans le halo galactique observée avec Gran Telescopio Canarias", a récemment paru dans The Astrophysical Journal Letters. Dirigée par David S. Aguado de l'Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC), l'équipe comprenait des membres de l'Université de La Laguna et du Conseil national espagnol de la recherche (CSIC).
Cette étoile est située à environ 7 500 années-lumière du Soleil et a été trouvée dans le halo de la Voie lactée le long de la ligne de visée jusqu'à la constellation du Lynx. Connue sous le nom de J0815 + 4729, cette étoile est toujours dans sa séquence principale et a une masse faible (environ 0,7 masse solaire), bien que l'équipe de recherche estime qu'elle a une température de surface d'environ 400 degrés plus chaude - 6215 K (5942 ° C; 10,727 ° F) par rapport à 5778 K (5505 ° C; 9940 ° F).
Dans le cadre de leur étude, l'équipe recherchait une étoile qui présentait des signes de pauvreté en métaux, ce qui indiquerait qu'elle se trouve dans sa séquence principale depuis très longtemps. L'équipe a d'abord sélectionné J0815 + 4729 à partir du Sloan Digital Sky Survey-III Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (SDSS-III / BOSS), puis a effectué des enquêtes spectroscopiques de suivi pour déterminer sa composition (et donc son âge).
Cela a été fait en utilisant le système de spectrographie et d'imagerie à dispersion intermédiaire (ISIS) du télescope William Herschel (WHT) et le système optique d'imagerie et de spectroscopie intégrée à faible résolution intermédiaire (OSIRIS) de Gran Telescopio de Canarias (GTC), tous deux qui sont situés à l'Observatorio del Roque de los Muchachos sur l'île de La Palma.
Conformément à ce que la théorie moderne prédit, l'étoile a été trouvée dans le halo galactique - la composante étendue de notre galaxie qui s'étend au-delà du disque galactique (la partie visible). C'est dans cette région que l'on pense que les étoiles les plus anciennes et les plus pauvres en métaux se trouvent dans les galaxies, c'est pourquoi l'équipe était convaincue qu'une étoile remontant au début de l'Univers serait trouvée ici.
Comme Jonay González Hernández - un professeur de l'Université de La Laguna, membre de l'IAC et co-auteur du document - l'a expliqué dans un communiqué de presse de l'IAC:
«La théorie prédit que ces étoiles pourraient utiliser le matériau des premières supernovae, dont les ancêtres étaient les premières étoiles massives de la galaxie, environ 300 millions d'années après le Big Bang. Malgré son âge et sa distance par rapport à nous, nous pouvons encore l'observer. »
Les spectres obtenus par les instruments ISIS et OSIRIS ont confirmé que l'étoile était pauvre en métaux, ce qui indique que J0815 + 4729 ne possède qu'un millionième du calcium et du fer que contient le Soleil. De plus, l'équipe a également remarqué que l'étoile a une teneur en carbone plus élevée que notre Soleil, représentant près de 15% pour cent de son abondance solaire (c'est-à-dire l'abondance relative de ses éléments).
En bref, J0815 + 4729 est peut-être l'étoile la plus pauvre en fer et en carbone actuellement connue des astronomes. De plus, il a été difficile de le trouver car l'étoile est à la fois faible en luminosité et enfouie dans une énorme quantité de données d'archives SDSS / BOSS. Comme Carlos Allende Prieto, un autre chercheur de l'IAC et co-auteur de l'article, a indiqué:
«Cette étoile a été cachée dans la base de données du projet BOSS, parmi un million de spectres stellaires que nous avons analysés, nécessitant un effort d'observation et de calcul considérable. Il nécessite une spectroscopie haute résolution sur de grands télescopes pour détecter les éléments chimiques de l'étoile, ce qui peut nous aider à comprendre les premières supernovae et leurs progéniteurs. »
Dans un avenir proche, l'équipe prédit que les spectrographes de prochaine génération pourraient permettre de nouvelles recherches qui en révéleraient plus sur les abondances chimiques de l'étoile. Ces instruments incluent le spectrographe haute résolution HORS, qui est actuellement en phase d'essai sur le Gran Telescopio Canarias (GTC).
«La détection du lithium nous donne des informations cruciales liées à la nucléosynthèse du Big Bang», a déclaré Rafael Rebolo, directeur de l'IAC et co-auteur du journal. "Nous travaillons sur un spectrographe de haute résolution et large gamme spectrale afin de mesurer la composition chimique détaillée d'étoiles aux propriétés uniques telles que J0815 + 4719."
Ces futures études seront sûrement une aubaine pour les astronomes et les cosmologistes. En plus d'être une chance d'étudier les étoiles qui se sont formées lorsque l'Univers était encore à ses balbutiements, elles pourraient fournir un nouvel aperçu des premiers stades de l'univers, de la formation des premières étoiles et des propriétés des premières supernovae. En d'autres termes, ils nous rapprocheraient de savoir comment l'Univers tel que nous le connaissons s'est formé et a évolué.
