Cette image du télescope spatial NASA/ESA Hubble révèle un ancien, boule d'étoiles scintillante appelée NGC 1466. C'est un amas globulaire - un rassemblement d'étoiles toutes maintenues ensemble par la gravité - qui se déplace lentement dans l'espace à la périphérie du Grand Nuage de Magellan, l'un de nos plus proches voisins galactiques. NGC 1466 est certainement un pour les extrêmes. Il a une masse équivalente à environ 140 000 Soleils et un âge d'environ 13,1 milliards d'années, le rendant presque aussi vieux que l'Univers lui-même. Cette relique fossile de l'Univers primitif se trouve à quelque 160 000 années-lumière de nous. NGC 1466 est l'un des 5 clusters du LMC dans lequel le niveau d'évolution dynamique (ou "âge dynamique") a été mesuré. Crédit :ESA/Hubble &NASA
Tout comme les personnes du même âge peuvent varier considérablement en apparence et en forme, il en va de même des collections d'étoiles ou d'agrégats stellaires. De nouvelles observations du télescope spatial Hubble de la NASA/ESA suggèrent que l'âge chronologique à lui seul ne raconte pas l'histoire complète en ce qui concerne l'évolution des amas d'étoiles.
Des recherches antérieures sur la formation et l'évolution des amas d'étoiles ont suggéré que ces systèmes ont tendance à être compacts et denses lorsqu'ils se forment, avant de s'étendre avec le temps pour devenir des grappes de petites et de grandes tailles. De nouvelles observations de Hubble dans la galaxie du Grand Nuage de Magellan (LMC) ont amélioré notre compréhension de la façon dont la taille des amas d'étoiles dans le LMC change avec le temps.
Les amas d'étoiles sont des agrégats de plusieurs (jusqu'à un million) d'étoiles. Ce sont des systèmes actifs dans lesquels les interactions gravitationnelles mutuelles entre les étoiles changent de structure au fil du temps (appelées les astronomes « évolution dynamique »). En raison de telles interactions, les étoiles lourdes ont tendance à s'enfoncer progressivement vers la région centrale d'un amas d'étoiles, tandis que les étoiles de faible masse peuvent s'échapper du système. Cela provoque une contraction progressive du noyau de l'amas sur différentes échelles de temps et signifie que les amas d'étoiles avec le même âge chronologique peuvent varier considérablement en apparence et en forme en raison de leurs "âges dynamiques" différents.
Situé à près de 160 000 années-lumière de la Terre, le LMC est une galaxie satellite de la Voie lactée qui héberge des amas d'étoiles couvrant un large éventail d'âges. Cela diffère de notre propre galaxie de la Voie lactée qui contient principalement des amas d'étoiles plus anciens. La distribution des tailles en fonction de l'âge observée pour les amas d'étoiles dans le LMC est très déroutante, comme les jeunes grappes sont toutes compactes, tandis que les systèmes les plus anciens ont à la fois des petites et des grandes tailles.
Tous les amas d'étoiles, y compris ceux du LMC, ont été trouvés pour héberger un type spécial d'étoiles revigorées appelées traînards bleus. Dans certaines circonstances, les étoiles reçoivent un carburant supplémentaire qui les gonfle et les éclaire considérablement. Cela peut arriver si une étoile retire de la matière à un voisin, ou s'ils entrent en collision.
En raison du vieillissement dynamique, les étoiles plus lourdes s'enfoncent vers le centre d'un amas à mesure que l'amas vieillit, dans un processus similaire à la sédimentation, appelé "ségrégation centrale". Les traînards bleus sont brillants, les rendant relativement faciles à observer, et ils ont des masses élevées, ce qui signifie qu'ils sont affectés par la ségrégation centrale et peuvent être utilisés pour estimer l'âge dynamique d'un amas d'étoiles.
Francesco Ferraro de l'Université de Bologne en Italie et son équipe ont utilisé le télescope spatial Hubble pour observer les traînards bleus dans cinq anciens amas d'étoiles LMC de différentes tailles et ont réussi à les classer en fonction de leur âge dynamique.
Cette illustration montre les deux manières dont se forment les traînards bleus dans les amas d'étoiles. L'illustration de gauche montre le modèle de collision où deux étoiles de faible masse dans un environnement surpeuplé subissent une collision frontale, combinant leur carburant et leur masse pour former une seule étoile chaude. L'illustration de droite représente le modèle "vampire" constitué d'une paire d'étoiles qui subissent une transformation, avec l'étoile de plus faible masse drainant son compagnon de plus grande masse de l'hydrogène qui alimente sa renaissance. Crédit :NASA/ESA
"Nous avons démontré que différentes structures d'amas d'étoiles sont dues à différents niveaux de vieillissement dynamique :ils ont une forme physique différente malgré le fait qu'ils sont nés au même moment cosmique. C'est la première fois que l'effet du vieillissement dynamique est mesurés dans les clusters LMC », explique Ferraro.
"Ces résultats présentent des domaines intrigants pour des recherches ultérieures, puisqu'ils révèlent un moyen nouveau et précieux de lire les modèles observés des amas d'étoiles LMC, fournir de nouveaux indices sur l'histoire de la formation des amas dans la galaxie LMC, " ajoute la co-auteure Barbara Lanzoni.
Le papier de l'équipe paraîtra dans Astronomie de la nature .
