Des chercheurs ont identifié « la structure stellaire la plus sous-métallique de l’Univers ». Elle ne devrait pas (ou plus) exister, il s’agit donc de « reliques » qui pourraient être une « clé pour notre compréhension de la formation des étoiles dans l’Univers primordial ».

Dans notre système solaire, le Soleil occupe une place de choix. Non seulement il nous éclaire et nous réchauffe, mais il représente aussi pas moins de 99,8 % de la masse de l’ensemble des objets qui y sont présents (planètes, astéroïdes, etc.). Nous ne nous épancherons pas davantage sur le Soleil, que nous avons déjà longuement détaillé dans notre dossier sur le Système solaire.

• Le Soleil, élément central et « catalyseur » de la vie

Sachez par contre que notre étoile elle-même est en très grande majorité (98,5 %) composée de seulement deux éléments atomiques légers : l’hydrogène et l’hélium. Le 1,5 % restant se partage entre plusieurs autres éléments plus lourds tels que du carbone, de l’oxygène, du fer…

Métallicité des étoiles et « aberrations » C-19 

Cette part d’atomes lourds est appelée « métallicité » et elle varie évidemment en fonction des étoiles. C’est évidemment le cas au sein de notre Galaxie – la Voie lactée – qui regroupe des centaines de milliards d’étoiles. Chacune a des caractéristiques différentes, mais celles de l’annonce du jour ne devrait en fait pas exister, ou avoir déjà disparu.

Une équipe internationale dirigée par un chercheur du CNRS à l’Observatoire astronomique de Strasbourg « vient de démontrer que notre galaxie abrite un groupe d’étoiles à la métallicité extrêmement faible », qui se trouve dans la structure stellaire nommée C-19, explique l’Observatoire de Paris. Ces travaux ont fait l’objet d’une publication scientifique dans Nature.

Pour mener à bien leurs travaux, les chercheurs se sont basés sur des observations de la sonde spatiale Gaia et de plusieurs télescopes au sol. Ils ont également développé « un algorithme inédit » qui a permis « d’isoler les rares groupes d’étoiles se déplaçant de concert », c’est notamment le cas de C-19 qui nous intéresse aujourd’hui.

Ce n’est pas tout : « En parallèle, l’étude Pristine, menée au Télescope Canada-France-Hawaï, à Hawaï, cartographie le ciel depuis 2015 pour mesurer systématiquement la fraction d’éléments lourds, ou "métallicité", de millions d’étoiles. Une fois combinées, ces deux études ont révélé de manière surprenante que C-19 contient des étoiles avec une métallicité extrêmement faible ».

Les éléments lourds manquent à l’appel…

Ces étoiles « présentent des taux en éléments lourds 2 500 fois plus faibles que ceux trouvés dans le Soleil, bien inférieurs à ceux de tout autre astre connu dans l’Univers ». Ces données ont été validées par le télescope Gemini Nord à Hawaï et le Gran Telescopio Canarias à La Palma, avec la confirmation d’une « signature chimique distincte des étoiles d’un amas ».

« Ces observations détaillées ont également confirmé les taux exceptionnellement bas d’éléments lourds présents dans ces étoiles : moins de 0,04 % du taux observé dans le Soleil et bien inférieur au taux de toute autre structure connue dans l’univers », explique l’Observatoire astronomique de Strasbourg.

… et cela remet en cause nos connaissances

Quelle importance me direz-vous ? Et bien ces étoiles remettent « en cause les connaissances et les modèles actuels », qui n’envisagaient pas que des étoiles du genre puissent (encore) exister.

C’est donc, précise l’Observatoire astronomique de Strasbourg, « un élément clé pour notre compréhension de la formation des étoiles dans l’Univers primordial » (qui comprend les époques anciennes de l'histoire de l'univers observable, et englobe les époques denses et chaudes de l'histoire de l'Univers depuis le Big Bang, ndlr).

Par contre, « cette découverte ouvre une fenêtre directe et unique sur les premiers âges de la formation des étoiles et sur la mise en place des structures stellaires à cette époque très reculée ». 

En effet, les éléments lourds étant produits par les générations successives d’étoiles massives, la très faible « métallicité » des étoiles de la structure C-19 montre que les étoiles « se sont formées dans les premiers âges de l’univers ».

L’Observatoire de Strasbourg détaille la création des étoiles pour bien comprendre de quoi il en retourne :

« La grande majorité de ces éléments lourds est produite au sein des étoiles massives. Lorsque celles-ci atteignent les derniers stades de leur évolution, elles cèdent ces éléments au gaz interstellaire par le biais des vents ou lorsqu’elles explosent en supernovae. De nouvelles étoiles naissent de ce gaz interstellaire désormais enrichi, comme le Soleil il y a 4,5 milliards d’années. Cela implique que les premières générations d’étoiles étaient très pauvres en éléments lourds ».

Des reliques remarquables dans notre Galaxie

Ces étoiles constituent donc « une relique remarquable d’une époque où les toutes premières structures stellaires s’assemblaient », se réjouit l’Observatoire astronomique de Strasbourg.

Pour étudier notre passé, les astronomes disposent de deux techniques principales : se tourner vers les galaxies les plus lointaines, et donc les observer telles qu’elles étaient il y a longtemps, « dans leur enfance ». Ou bien faire appel à l’« archéologie galactique » : on étudie en détail les structures les plus anciennes de notre propre galaxie.

Les étoiles de la structure C-19 devraient donc permettre à d’autres astronomes de se lancer dans de l’archéologie… reste maintenant à voir ce qu’ils vont arriver à en tirer.