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Cette équipe scientifique participait à un grand relevé international, APOGEE, dont le but est d'étudier l'évolution de la Voie Lactée. Environ 150 000 étoiles ont été observées dans l'infrarouge grâce au télescope de 2,5 mètres de l'Observatoire Apache Point au Nouveau Mexique au sein de la collaboration internationale SDSS4, Sloan Digital Sky Survey - IV. Le relevé fournit des mesures d'abondances pour 15 éléments chimiques différents avec une précision inégalée. Le spectre indique également la température effective, la gravité, la métallicité et la vitesse radiale (ou vitesse Doppler) de chaque étoile. Grâce à ces informations le stade évolutif de l'étoile, ainsi qu'une estimation de sa distance et de son âge, peuvent être déduits par les chercheurs.
Le carré central montre l'étoile anormale au milieu du champ stellaire observé par le télescope spatial WISE (Wide-Field Infrared Survey Explorer) de la NASA. En bas, le spectre observé de l'étoile avec en absorption les raies du magnésium (Mg) et de l'aluminium (Al). ©: NASA/JPL-Caltech/ and SDSS collaboration.
Lors de leurs observations, les astronomes de l'Institut UTINAM (Univers, Transport, Interfaces Nanostructures, Atmosphère et Environnement, Molécules) ont été intrigués par 2M16011638-1201525: "Quand nous observons le spectre de cette étoile, on voit des raies très fortes correspondant aux éléments chimiques comme le carbone, l'aluminium, le magnésium et l'azote. De telles abondances n'ont été observées que dans des étoiles nées dans des amas extrêmement denses, les amas globulaires et à une époque très ancienne, dans le halo de la galaxie", commente José Fernández Trincado.
Jusqu'alors la communauté pensait que les amas globulaires étaient formés d'étoiles ayant toutes la même composition chimique parce qu'elles se formaient en un temps très court. Depuis quelques années, des abondances non homogènes sont observées. En particulier certaines étoiles montrent une anti-corrélation Mg/Al. Il semble donc que les amas ont eu plusieurs épisodes de formation d'étoiles, la deuxième génération étant "polluée" par la première.
Les astronomes considèrent que l'étoile particulière 2M16011638-1201525 a pu s'échapper d'un tel amas, ou bien qu'elle est un fossile d'un amas aujourd'hui disloqué. Depuis, environ une douzaine d'étoiles similaires ont été découvertes, mais aucune n'a une composition aussi extrême.
Ces étoiles fossiles de la formation précoce d'amas globulaires permettent de mieux comprendre une époque importante de l'histoire de notre Galaxie: "2M16011638-1201525 est comme un laboratoire pour découvrir des raies spectrales d'éléments lourds", explique Sten Hasselquist, étudiant à l'Université du Nouveau Mexique aux USA, qui a trouvé des traces de néodyme dans cette étoile, à l'aide d'un spectrographe installé à l'Observatoire Européen Austral. Le néodyme est un élément lourd, de la famille des lanthanides, formé par capture de neutron dans le coeur de l'étoile.
Cette découverte aide les astronomes, à mieux comprendre le processus de formation des étoiles, et elle pourrait leur fournir des informations précieuses sur la physique atomique.