Les astronomes empruntent des principes appliqués en biologie et en archéologie pour construire un arbre généalogique des étoiles de la galaxie. En étudiant les signatures chimiques trouvées dans les étoiles, ils reconstituent ces arbres évolutifs en regardant comment les étoiles se sont formées et comment elles sont connectées les unes aux autres. Les signatures agissent comme un proxy pour les séquences d'ADN. Cela s'apparente au marquage chimique des étoiles et constitue la base d'une discipline que les astronomes appellent l'archéologie galactique.

C'était Charles Darwin, qui, en 1859 a publié sa théorie révolutionnaire selon laquelle toutes les formes de vie descendent d'un ancêtre commun. Cette théorie a depuis informé la biologie évolutive, mais c'est une rencontre fortuite entre un astronome et un biologiste lors d'un dîner au King's College de Cambridge qui a amené l'astronome à réfléchir à la manière dont elle pourrait être appliquée aux étoiles de la Voie lactée.

Rédaction dans les avis mensuels de la Royal Astronomical Society, Dr Paula Jofré, de l'Institut d'astronomie de l'Université de Cambridge, décrit comment elle a entrepris de créer un "arbre de vie" phylogénétique qui relie un certain nombre d'étoiles de la galaxie.

"L'utilisation d'algorithmes pour identifier les familles d'étoiles est une science en constante évolution. Les arbres phylogénétiques ajoutent une dimension supplémentaire à nos efforts, c'est pourquoi cette approche est si particulière. Les branches de l'arbre servent à nous informer sur les étoiles" histoire commune", dit-elle.

L'équipe a choisi vingt-deux étoiles, y compris le Soleil, étudier. Les éléments chimiques ont été soigneusement mesurés à partir de données provenant de spectres haute résolution au sol pris avec de grands télescopes situés dans le nord du Chili. Une fois les familles identifiées à l'aide de l'ADN chimique, leur évolution a été étudiée à l'aide de leurs âges et propriétés cinématiques obtenues à partir de la mission spatiale Hipparcos, le précurseur de Gaïa, le vaisseau spatial en orbite autour de la Terre qui a été lancé par l'Agence spatiale européenne et est presque à mi-chemin d'un projet de 5 ans pour cartographier le ciel.

Les étoiles naissent de violentes explosions dans les nuages ​​de gaz de la galaxie. Deux étoiles ayant la même composition chimique sont susceptibles d'être nées dans le même nuage moléculaire. Certains vivent plus longtemps que l'âge du système solaire et servent d'archives fossiles de la composition du gaz au moment où ils se sont formés. L'étoile la plus ancienne de l'échantillon analysé par l'équipe est estimée à près de dix milliards d'années, qui est deux fois plus vieux que le Soleil. Le plus jeune a 700 millions d'années.

En évolution, les organismes sont liés entre eux par un modèle de descendance avec des modifications au fur et à mesure qu'ils évoluent. Les étoiles sont très différentes des organismes vivants, mais ils ont toujours une histoire de descendance partagée car ils sont formés à partir de nuages ​​de gaz, et portent cette histoire dans leur structure chimique. En appliquant les mêmes méthodes phylogénétiques que celles utilisées par les biologistes pour retracer la descendance des plantes et des animaux, il est possible d'explorer « l'évolution » des étoiles de la Galaxie.

"La différence entre les étoiles et les animaux est immense, mais ils partagent la propriété de changer dans le temps, et ainsi les deux peuvent être analysés en construisant des arbres de leur histoire", dit le professeur Robert Foley, du Leverhulme Center for Human Evolutionary Studies à Cambridge.

Avec un nombre croissant d'ensembles de données disponibles à la fois à partir de Gaia et de télescopes plus avancés au sol, et les grands levés spectroscopiques en cours et à venir, les astronomes se rapprochent de la possibilité d'assembler un arbre qui relierait toutes les étoiles de la Voie lactée.

Paula Jofré et al. « Phylogénie cosmique :reconstruire l'histoire chimique du voisinage solaire avec un arbre évolutif » est publié par Avis mensuels de la Royal Astronomical Society .