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Découverte des deux étoiles les plus lointaines de la galaxie

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  • Découverte des deux étoiles les plus lointaines de la galaxie

    Dans Star Wars, les rebelles et les forces de l'Empire maîtrisent, grâce à "l'hyperespace", les voyages plus rapides que la vitesse de la lumière et passent une bonne partie de leur temps à jouer à cache-cache d'un bout à l'autre de ce qu'on nous présente comme "une galaxie lointaine, très lointaine". Si l'on transpose cette opérette spatiale dans notre galaxie, la Voie lactée, cela pose deux questions au moins aussi intéressantes que les dialogues entre les célèbres droïdes C-3PO et R2-D2 : quelle est la taille de notre galaxie et où en sont les "bouts" ?


    L'essentiel des étoiles de la Voie lactée tient dans un disque où se dessinent des bras spiraux, disque dont le diamètre est approximativement de 100 000 à 120 000 années-lumière. Le tout est englobé dans un halo sphérique qui contient encore quelques vieux soleils, des amas d'étoiles mais aussi du gaz et la fameuse matière noire dont on ignore la nature réelle. L'interaction de cette matière noire avec le reste ne se faisant que de manière gravitationnelle, celle-ci est donc invisible et il est bien compliqué de dire où s'arrête le halo de notre galaxie et, par conséquent, notre galaxie elle-même. Les seuls indices proviennent des quelques très vieilles étoiles perdues aux confins de la Voie lactée, que les astronomes découvrent de temps à autre. Véritable travail de titan, la cartographie exhaustive de ces régions lointaines et désolées est en effet loin d'être faite mais quelques sondages apportent épisodiquement des informations à leur sujet.

    C'est ainsi que, dans les Astrophysical Journal Letters du 20 juillet, une équipe américaine annonce la découverte des deux étoiles les plus lointaines jamais répertoriées dans la Voie lactée. Ces chercheurs se sont focalisés sur des étoiles particulières, les géantes rouges. Géante rouge, c'est le destin du Soleil dans environ 5 milliards d'années, lorsqu'il aura épuisé les réserves d'hydrogène qui entretiennent les réactions de fusion thermonucléaire dans son cœur. Dans ce moment très particulier de l'évolution d'une étoile de type solaire, c'est l'hydrogène de la couche entourant le noyau stellaire qui prend le relais, un phénomène qui s'accompagne d'une énorme dilatation de l'astre dont le diamètre est multiplié par plusieurs dizaines si ce n'est davantage. Voilà qui explique le nom de géante. Quant au "rouge", il est dû au fait que, l'énergie produite se répartissant sur une bien plus grande surface, la température externe de l'étoile baisse et sa couleur passe du jaune vif à un orange rougeâtre.

    Pour les astronomes, travailler sur les géantes rouges du halo présente un double avantage : les étoiles sont grosses et brillantes et, surtout, en raison de leur température de surface relativement basse, elles sont repérées par les programmes automatiques opérant dans le proche infra-rouge. Les auteurs de l'étude ont ainsi repris un catalogue existant dans lequel ils ont sélectionné quelque quatre cents candidates, notamment sur la base de leur couleur. Puis, à l'aide de l'observatoire MMT du mont Hopkins (Arizona), ils ont commencé à vérifier, une par une, que ces étoiles étaient bien des géantes rouges lointaines, très lointaines, pour reprendre l'expression de Star Wars. Restait ensuite la partie la plus délicate de l'expérience, à savoir évaluer la distance qui nous en sépare. La manœuvre consiste à estimer l'éclat de l'étoile tel qu'on le mesurerait si on en était proche (les astronomes parlent de magnitude absolue) et à comparer cette valeur avec l'éclat tel que nous le voyons depuis la Terre (la magnitude apparente). Toute la difficulté tient dans cette estimation et les chercheurs ont, pour réduire les chances d'erreur, combiné six méthodes différentes.

    Au terme de leurs calculs, sur la trentaine d'astres traités pour le moment, deux (nommés ULAS J001535.72+015549.6 et ULAS J074417.48+253233.0) s'avèrent des géantes rouges vraiment distantes. D'après l'étude, elles se situent respectivement à 780 000 et 900 000 années-lumière de nous. Comme l'explique le premier auteur de l'étude, John Bochanski (Haverford College), les distances de ces deux étoiles, les plus lointaines de la galaxie jamais découvertes à ce jour, sont tellement importantes qu'il est difficile de se les représenter : "Pour mettre cela en perspective, quand la lumière de ULAS J001535.72+015549.6 (que nous voyons aujourd'hui, NDLR) a quitté l'étoile, nos ancêtres hominidés commençaient juste à faire des feux sur Terre"...

    Ces très lointaines étoiles posent une grosse question aux astrophysiciens : comment sont-elles arrivées là ? La densité de gaz dans ces régions étant bien trop faible pour que des étoiles puissent y naître, celles-ci sont donc venues d'ailleurs. Trois hypothèses sont possibles : soit elles ont été expulsées du disque de la Voie lactée suite à un jeu de billard gravitationnel (par exemple lors d'une interaction avec un trou noir), soit elles ont été arrachées à une galaxie que la Voie lactée a absorbée au cours de son histoire, soit elles appartiennent à une minuscule galaxie satellite non encore répertoriée dans le halo de la Voie lactée. Beth Wilman, collègue de John Bochanski, semble privilégier la deuxième hypothèse : "Certains astronomes pensent que le halo est comme un nuage de miettes galactiques, le résultat, tout au long de la vie de la Voie lactée, de la fusion avec de nombreuses galaxies plus petites. (...) De par leurs propriétés, les géantes rouges du halo préservent l'histoire de la formation de notre Voie lactée. Ces étoiles sont vraiment les fantômes du passé galactique."

    le monde
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