Les astronomes utilisant le télescope spatial Hubble de la NASA ont pour la première fois mesuré avec précision la distance à l'un des objets les plus anciens de l'univers, une collection de stars nées peu après le big bang.

Ce nouveau, un critère de distance affiné fournit une estimation indépendante de l'âge de l'univers. La nouvelle mesure aidera également les astronomes à améliorer les modèles d'évolution stellaire. Les amas d'étoiles sont l'ingrédient clé des modèles stellaires car les étoiles de chaque groupe sont à la même distance, avoir le même âge, et ont la même composition chimique. Ils constituent donc une seule population stellaire à étudier.

Cette assemblée stellaire, un amas d'étoiles globulaires appelé NGC 6397, est l'un des amas les plus proches de la Terre. La nouvelle mesure définit la distance de l'amas à 7, 800 années-lumière, avec seulement une marge d'erreur de 3 %.

Jusqu'à maintenant, les astronomes ont estimé les distances aux amas globulaires de notre galaxie en comparant les luminosités et les couleurs des étoiles à des modèles théoriques, et aux luminosités et couleurs d'étoiles similaires dans le voisinage solaire. Mais la précision de ces estimations varie, avec des incertitudes oscillant entre 10 pour cent et 20 pour cent.

Cependant, la nouvelle mesure utilise la trigonométrie simple, la même méthode utilisée par les géomètres, et aussi vieux que la science grecque antique. En utilisant une nouvelle technique d'observation pour mesurer des angles extraordinairement petits sur le ciel, les astronomes ont réussi à étirer l'étalon de Hubble à l'extérieur du disque de notre galaxie de la Voie lactée.

L'équipe de recherche a calculé l'âge de NGC 6397 à 13,4 milliards d'années. "Les amas globulaires sont si anciens que si leurs âges et distances déduits des modèles sont un peu décalés, ils semblent être plus vieux que l'âge de l'univers, " a déclaré Tom Brown du Space Telescope Science Institute (STScI) à Baltimore, Maryland, chef de l'étude Hubble.

Des distances précises aux amas globulaires sont utilisées comme références dans les modèles stellaires pour étudier les caractéristiques des populations stellaires jeunes et âgées. "Tout modèle qui est d'accord avec les mesures vous donne plus de confiance dans l'application de ce modèle à des étoiles plus éloignées, " a déclaré Brown. " Les amas d'étoiles à proximité servent d'ancres pour les modèles stellaires. Jusqu'à maintenant, nous n'avions que des distances précises par rapport aux amas ouverts beaucoup plus jeunes à l'intérieur de notre galaxie, car ils sont plus proches de la Terre."

Par contre, environ 150 amas globulaires orbitent à l'extérieur du disque étoilé relativement plus jeune de notre galaxie. Ces sphériques, des essaims densément peuplés de centaines de milliers d'étoiles sont les premiers colons de la Voie lactée.

Les astronomes de Hubble ont utilisé la parallaxe trigonométrique pour déterminer la distance de l'amas. Cette technique mesure le minuscule, décalage apparent de la position d'un objet en raison d'un changement du point de vue d'un observateur. Hubble a mesuré la minuscule oscillation apparente des étoiles de l'amas due au mouvement de la Terre autour du Soleil.

Pour obtenir la distance précise jusqu'à NGC 6397, L'équipe de Brown a utilisé une méthode intelligente développée par les astronomes Adam Riess, un lauréat du prix Nobel, et Stefano Casertano du STScI et de l'Université Johns Hopkins, aussi à Baltimore, pour mesurer avec précision les distances aux étoiles pulsantes appelées variables céphéides. Ces étoiles pulsantes servent de marqueurs de distance fiables aux astronomes pour calculer un taux d'expansion précis de l'univers.

Avec cette technique, appelé « scannage spatial », " La caméra à champ large 3 de Hubble a mesuré la parallaxe de 40 étoiles de l'amas NGC 6397, faire des mesures tous les 6 mois pendant 2 ans. Les chercheurs ont ensuite combiné les résultats pour obtenir la mesure précise de la distance. "Parce que nous regardons un tas d'étoiles, nous pouvons obtenir une meilleure mesure que de simplement regarder les étoiles variables individuelles des Céphéides, ", a déclaré Casertano, membre de l'équipe.

Les minuscules oscillations de ces étoiles amas n'étaient que de 1/100e de pixel sur la caméra du télescope, mesurée avec une précision de 1/3000e de pixel. C'est l'équivalent de mesurer la taille d'un pneu automobile sur la lune avec une précision d'un pouce.

Les chercheurs disent qu'ils pourraient atteindre une précision de 1% s'ils combinent la mesure de distance Hubble de NGC 6397 avec les prochains résultats obtenus de l'observatoire spatial Gaia de l'Agence spatiale européenne, qui mesure les positions et les distances des étoiles avec une précision sans précédent. La publication des données pour le deuxième lot d'étoiles de l'enquête a lieu fin avril. « Atteindre 1 % de précision clouera cette mesure de distance pour toujours, ", a déclaré Brown.