Les astrophysiciens de l'EPFL ont activement participé à la découverte d'une étoile très rare, qui est particulièrement ancienne et pauvre en métal. En tant que messager du passé lointain, il permettra aux scientifiques d'en savoir plus sur le jeune univers, juste après le Big Bang.

"Nous avons fait une découverte majeure, qui interroge notre compréhension de la formation des premières générations d'étoiles dans l'univers." Chercheur au Laboratoire d'astrophysique de l'EPFL (LASTRO), Pascale Jablonka est membre fondatrice de l'enquête Pristine, un projet international dédié à la recherche des étoiles les plus anciennes et les plus pauvres en métaux. Il a permis l'identification récente d'un objet extrêmement rare. Appelé Pristine 221, elle fait partie des 10 étoiles les plus pauvres en métaux connues à ce jour dans le halo de notre galaxie. De plus, c'est l'une des deux étoiles exceptionnelles qui sont presque totalement sans carbone. Cette percée a récemment été publiée dans la revue Avis mensuels de la Royal Astronomical Society ( MNRAS ).

Pour l'étude de l'univers primitif, les astronomes ont différentes méthodes à leur disposition :l'une consiste à regarder loin dans l'univers et dans le temps, voir grandir les premières étoiles et galaxies. Une autre option consiste à examiner les plus anciennes étoiles survivantes de notre galaxie d'origine, la voie Lactée, pour obtenir des informations sur l'univers primitif. L'enquête Pristine, dirigé par l'Institut Leibniz d'Astrophysique de Potsdam (AIP) et l'Université de Strasbourg, recherche exactement ces étoiles immaculées.

Trouver ces messagers les plus anciens parmi la population écrasante d'étoiles plus jeunes n'est pas une tâche facile. Juste après le Big Bang, l'univers était rempli d'hydrogène et d'hélium et d'un peu de lithium. Il n'y avait pas d'éléments plus lourds, car ceux-ci ne sont synthétisés que dans l'intérieur chaud des étoiles - et ceux-ci n'existaient pas encore. Notre soleil a environ 2% d'éléments plus lourds dans son atmosphère, comme on peut le voir quand on fait un spectre de sa lumière. A cause de ce fait, les astrophysiciens peuvent conclure que le soleil a émergé dans le cadre d'une génération ultérieure d'étoiles et qu'il a « recyclé » dans son atmosphère les produits des étoiles qui ont vécu bien avant lui et se sont éteintes depuis. A la recherche des étoiles les plus anciennes, les scientifiques recherchent des étoiles avec des atmosphères beaucoup plus vierges que notre soleil. Plus l'atmosphère est vierge, plus la génération dans laquelle cette étoile est née est précoce. L'étude des étoiles de différentes générations nous permet de comprendre l'histoire de la formation de la galaxie, un domaine de recherche qui est donc aussi appelé cosmologie en champ proche.

Abondance chimique

L'équipe Pristine a utilisé un filtre spécial à bande étroite sur le télescope Canada-France-Hawaii pour présélectionner les étoiles candidates avec des atmosphères vierges. Cette étape a ensuite été suivie d'une campagne spectroscopique détaillée avec les télescopes du groupe Isaac Newton en Espagne et de l'Observatoire européen austral au Chili. Les chercheuses de l'EPFL Pascale Jablonka et Carmela Lardo formaient une des trois équipes, avec l'Observatoire de Paris et l'Instituto de Astrofísica de Canarias, en charge de l'analyse spectroscopique et des mesures d'abondance chimique, qui a conduit à l'identification de cette étoile très spéciale. Ils ont pu démontrer que l'étoile avait en effet très peu d'éléments lourds dans son atmosphère.

"La plupart des éléments sont épuisés par des facteurs 10, 000 à 100, 000 par rapport au soleil. En outre, son motif détaillé de différents éléments se démarque. Alors qu'habituellement les étoiles extrêmement pauvres en métaux montrent une très grande augmentation du carbone, cette étoile ne le fait pas. Cela fait de cette étoile la deuxième du genre et un messager important de l'univers primitif, " dit Else Starkenburg, chercheur à l'AIP et premier auteur de l'étude.

"Les scientifiques pensaient que le carbone était un agent de refroidissement nécessaire, permettant une petite fragmentation du nuage de gaz à partir duquel se forment les étoiles, et conduisant à la formation ultérieure d'étoiles de faible masse dans l'univers à fort décalage vers le rouge, Pascale Jablonka explique. Avec maintenant deux exemples d'étoiles aussi anciennes et pauvres en carbone, les modèles doivent être révisés."