Une étoile géante rouge nouvellement découverte est une relique du premier univers - une étoile qui pourrait avoir été parmi la deuxième génération d'étoiles à se former après le Big Bang. Située dans la galaxie naine Sculptor à environ 290 000 années-lumière de là, l'étoile a une composition chimique remarquablement similaire aux étoiles les plus anciennes de la Voie lactée. Sa présence soutient la théorie selon laquelle notre galaxie a subi une phase «cannibale», atteignant sa taille actuelle en avalant des galaxies naines et d'autres blocs de construction galactiques.
"Cette étoile est probablement aussi vieille que l'univers lui-même", a déclaré l'astronome Anna Frebel du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, auteur principal du document Nature rapportant la découverte.
Les galaxies naines sont de petites galaxies avec seulement quelques milliards d'étoiles, contre des centaines de milliards dans la Voie lactée. Dans le «modèle ascendant» de la formation des galaxies, les grandes galaxies ont atteint leur taille
des milliards d'années en absorbant leurs petits voisins.
"Si vous regardiez un film en accéléré de notre galaxie, vous verriez un essaim de galaxies naines bourdonner autour comme des abeilles autour d'une ruche", a expliqué Frebel. "Au fil du temps, ces galaxies se sont écrasées et ont mélangé leurs étoiles pour former une grande galaxie - la Voie lactée."
Si les galaxies naines sont en effet les éléments constitutifs de galaxies plus grandes, alors les mêmes types d'étoiles devraient être trouvés dans les deux types de galaxies, en particulier dans le cas des vieilles étoiles «pauvres en métaux». Pour les astronomes, les «métaux» sont des éléments chimiques plus lourds que l'hydrogène ou l'hélium. Parce qu'ils sont des produits de l'évolution stellaire, les métaux étaient rares au début de l'Univers, et donc les vieilles étoiles ont tendance à être pauvres en métaux.
Les vieilles étoiles dans le halo de la Voie lactée peuvent être extrêmement pauvres en métaux, avec des quantités de métaux 100 000 fois plus faibles que celles du Soleil, qui est une étoile typique plus jeune et riche en métaux. Les enquêtes de la dernière décennie ont
n'a pas réussi à trouver de telles étoiles extrêmement pauvres en métaux dans les galaxies naines, cependant.
«La Voie lactée semblait avoir des étoiles qui étaient beaucoup plus primitives que n'importe laquelle des étoiles des galaxies naines», explique le co-auteur Josh Simon des Observatoires de la Carnegie Institution. "Si nain
les galaxies étaient les composants originaux de la Voie lactée, alors il est difficile de comprendre pourquoi elles n'auraient pas d'étoiles similaires. "
L'équipe soupçonnait que les méthodes utilisées pour trouver des étoiles pauvres en métaux dans les galaxies naines étaient biaisées d'une manière qui faisait que les relevés manquaient les étoiles les plus pauvres en métaux. Membre de l'équipe Evan Kirby, un Caltech
astronome, a développé une méthode pour estimer les abondances de métaux d'un grand nombre d'étoiles à la fois, permettant de rechercher efficacement les étoiles les plus pauvres en métaux dans les galaxies naines.
«C'était plus difficile que de trouver une aiguille dans une botte de foin. Nous devions trouver une aiguille dans une pile d'aiguilles », a déclaré Kirby. «Nous avons trié des centaines de candidats pour trouver notre cible.»
Parmi les étoiles qu'il a trouvées dans la galaxie naine Sculptor, il y avait un petit grain de 18e magnitude nommé S1020549. Les mesures spectroscopiques de la lumière de l'étoile avec le télescope Magellan-Clay de Carnegie à Las Campanas, au Chili, ont déterminé qu'elle avait une abondance de métaux 6 000 fois inférieure à celle du Soleil; c'est cinq fois plus bas que n'importe quelle autre étoile trouvée jusqu'à présent dans une galaxie naine.
Les chercheurs ont mesuré l'abondance totale de métaux du S1020549 à partir d'éléments tels que le magnésium, le calcium, le titane et le fer. Le modèle d'abondance globale ressemble à ceux des vieilles étoiles de la Voie lactée, prêtant le premier support d'observation à l'idée que ces étoiles galactiques se sont formées à l'origine dans des galaxies naines.
Les chercheurs s'attendent à ce que d'autres recherches découvrent d'autres étoiles pauvres en métaux dans les galaxies naines, bien que la distance et la faiblesse des étoiles posent un défi pour les télescopes optiques actuels. La prochaine génération de télescopes optiques extrêmement grands, comme le télescope géant Magellan de 24,5 mètres proposé, équipé de spectrographes à haute résolution, ouvrira une nouvelle fenêtre pour étudier la croissance des galaxies à travers la chimie de leurs étoiles.
Entre-temps, dit Simon, l'abondance extrêmement faible de métaux dans l'étude S1020549 marque une étape importante vers la compréhension de la façon dont notre galaxie a été assemblée. «L'idée originale que le halo du Milky
Way a été formé en détruisant un grand nombre de galaxies naines semble en effet être correct. "
Source: Centre Harvard-Smithsonian d'astrophysique
