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Posté par Adrien le Samedi 05/11/2016 à 00:00
Découverte d'un très vieux couple d'étoiles
Une équipe internationale menée par une chercheuse de l'Observatoire de Paris, découvre à l'aide du télescope de 8,2 m du VLT (ESO) un couple d'étoiles, vieux de 13 milliards d'années. Ces travaux, parus en ligne dans la lettre A&A le 28 octobre 2016, constituent une avancée importante dans l'énigme que représente la formation des premières générations d'étoiles.

La formation des premières générations d'étoiles est l'un des mystères que les astrophysiciens voudraient éclaircir.

L'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) est sorti d'une phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) très chaude (109 K), appelée "Big Bang (Le Big Bang est l’époque dense et chaude qu’a connu l’univers il y a environ 13,7 milliards d’années, ainsi que...)" avec une composition chimique très simple: les éléments légers: hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.), hélium (L'hélium est un gaz noble ou gaz rare, pratiquement inerte. De numéro atomique 2, il ouvre la série des gaz nobles dans le tableau périodique des éléments. Son point...) et quelques traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur internet sous la responsabilité de la...) de lithium (Le lithium est un élément chimique, de symbole Li et de numéro atomique 3.).

A partir d'un gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à...) de cette composition, la formation des étoiles de petite masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la...) est un phénomène complexe. Car, si la gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) a tendance à faire s'effondrer le gaz, cette compression le chauffe, ce qui augmente la pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) et arrête l'effondrement.

La présence d'éléments plus lourds comme le carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.), l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) etc permet de refroidir le gaz pendant l'effondrement (1) ce qui facilite la formation des étoiles de petite masse.


Bien que l'étoile au centre semble être unique, il s'agit en réalité d'un couple lointain.
© Gepi - Observatoire dez Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les...)

Etoiles, témoins du passé

Ces étoiles de petite masse existent encore: ce sont de véritables messagers qui nous apportent des informations précieuses sur l'Univers tel qu'il était il y a 13 milliards d'années.

En fait ces étoiles ont une vie (La vie est le nom donné :) très longue, presque aussi longue que l'âge de l'Univers.

A ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et sa...), on n'a encore jamais trouvé une étoile avec une composition chimique primordiale (seulement hydrogène et hélium), mais on a découvert une poignée d'étoiles avec une abondance très faible en éléments lourds (avec par exemple 1/100 000 moins de fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la vie quotidienne, sous forme pure ou...) que dans le Soleil). Ces étoiles sont les descendantes directes de la première génération d'étoiles (qui leur a fourni (Les Foúrnoi Korséon (Grec: Φούρνοι Κορσέων) appelés plus communément Fourni,...) quelques éléments lourds). La composition en éléments lourds de ces petites étoiles nous apporte des informations précieuses sur les étoiles massives qui leur ont fourni ces éléments chimiques que l'on observe.

L'une des hypothèses pour comprendre la formation des premières générations d'étoiles est la possibilité que le nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en suspension dans l’atmosphère. L’aspect d'un nuage dépend de la lumière qu’il reçoit, de la nature, de...) de gaz, en s'effondrant, puisse se fragmenter en plusieurs petits morceaux. La théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent...) prédit que cette fragmentation se produit presque toujours.

Un corollaire (Un théorème est une proposition qui peut être mathématiquement démontrée, c'est-à-dire une assertion qui peut être établie comme vraie au travers d'un raisonnement logique construit à partir d'axiomes. Un théorème est à distinguer...) de ce processus est que l'on s'attend à la formation de systèmes d'étoiles binaires ou multiples. Or jusqu'à présent, jamais aucune des étoiles à faible concentration de fer (1/100000 de fois celle du Soleil) n'avait été trouvée, appartenant à un système multiple.

Une découverte importante

Une équipe internationale, conduite par Elisabetta Caffau, directrice de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...) CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) à l'Observatoire de Paris (L'Observatoire de Paris est né du projet, en 1667, de créer un observatoire astronomique équipé de bons instruments permettant d'établir...), a démontré que le système SDSS J092912.32+023817.0 (2) est composé de deux étoiles presque identiques.

Les spectres obtenus avec le spectrographe UVES sur le télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter la luminosité...) de 8,2 m du VLT, de l'ESO (Observatoire austral (Le mot austral (du latin australis) est un adjectif qualifiant ce qui se situe dans l'hémisphère sud.) européen), montrent clairement la présence des deux étoiles; et les vitesses radiales mesurées par effet Doppler (3) montrent que ces deux étoiles orbitent autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres...) d'un centre de masse commun.

Cette découverte est importante car elle confirme que les nuages primordiaux se fragmentent et forment des systèmes binaires. Les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) acquises ne sont pas encore suffisantes pour déterminer l'orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) des étoiles.

Pour affiner ces premières données, il est prévu d'autres observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir...); "Avec plus de données nous pourrons déterminer l'orbite et donc avoir une information importante sur les masses de ces étoiles.", indique Elisabetta Caffau.

En attendant, ces étoiles continuent leur danse qui dure depuis 13 milliards d'années, toujours en couple.

Notes:

(1) Le mécanisme de refroidissement lié à la présence d'éléments tels que carbone et oxygène est double: d'une part, l'excitation des atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner...) par des collisions, suivie d'une désexcitation radiative; d'autre part le réchauffement des grains de poussières par collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de l'énergie et de l'impulsion de l'un des corps au second.) entre les atomes, suivi de la radiation (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se produire par rayonnement électromagnétique (par exemple : infrarouge) ou par une désintégration (par...) de cette énergie thermique (L'énergie thermique est l'énergie cinétique d'un objet, qui est due à une agitation désordonnée de ses molécules et de ses atomes. Les transferts d'énergie...) par émission de photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées...) (observée dans l'infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.) lointain).

(2) L'abondance en fer par rapport à l'hydrogène (Fe/H) dans les étoiles de ce système est de 10-5 fois celle du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine jaune, et composée...).

(3) L'effet Doppler est le changement de la fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi lorsqu'on emploie le mot fréquence sans précision, on...) de la radiation reçu dû au mouvement de la source émettrice par rapport à l'observateur. Si la source s'approche, la fréquence de la radiation est plus élevée; si la source s'éloigne, elle est plus basse. Dans une étoile binaire, à cause du mouvement orbital, on observe des changements périodiques de la fréquence de la radiation émise par chaque étoile, selon qu'elle s'approche de l'observateur ou s'en éloigne.


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