Personne n'a pu trouver aucune de ces étoiles de première génération, mais les scientifiques ont annoncé une découverte unique :une étoile de la deuxième génération qui s'est formée à l'origine dans une galaxie différente de la nôtre.

"Cette étoile offre une fenêtre unique sur le tout premier processus de formation des éléments dans des galaxies autres que la nôtre", a déclaré Anirudh Chiti, chercheur postdoctoral à l'Université de Chicago et premier auteur d'un article annonçant les découvertes. "Nous avons acquis une idée de l'apparence de ces étoiles enrichies chimiquement par les premières étoiles de la Voie Lactée, mais nous ne savons pas encore si certaines de ces signatures sont uniques ou si les choses se sont produites de la même manière dans d'autres galaxies. ."

L'article a été publié le 20 mars dans Nature Astronomy.

'Pêcher des aiguilles dans des meules de foin'

Chiti se spécialise dans ce qu'on appelle l'archéologie stellaire :reconstruire comment les premières générations d'étoiles ont changé l'univers. "Nous voulons comprendre quelles étaient les propriétés de ces premières étoiles et quels étaient les éléments qu'elles ont produits", a déclaré Chiti.

Mais personne n’a encore réussi à voir directement ces étoiles de première génération, s’il en reste dans l’univers. Au lieu de cela, Chiti et ses collègues recherchent des étoiles formées à partir des cendres de cette première génération.

C'est un travail difficile, car même la deuxième génération d'étoiles est désormais incroyablement ancienne et rare. La plupart des étoiles de l'univers, y compris notre propre soleil, sont le résultat de dizaines, voire de milliers de générations, accumulant à chaque fois de plus en plus d'éléments lourds.

"Peut-être que moins d'une étoile sur 100 000 dans la Voie lactée fait partie de ces étoiles de deuxième génération", a-t-il déclaré. "Vous pêchez vraiment des aiguilles dans des meules de foin."

Mais cela vaut la peine d'avoir des instantanés de ce à quoi ressemblait l'univers dans le temps. "Dans leurs couches externes, ces étoiles préservent les éléments proches de l'endroit où elles se sont formées", a-t-il expliqué. "Si vous pouvez trouver une très vieille étoile et obtenir sa composition chimique, vous pouvez comprendre à quoi ressemblait la composition chimique de l'univers là où cette étoile s'est formée, il y a des milliards d'années."

Une bizarrerie intrigante

Pour cette étude, Chiti et ses collègues ont pointé leurs télescopes vers une cible inhabituelle :les étoiles qui composent le Grand Nuage de Magellan.

Le Grand Nuage de Magellan est une bande lumineuse d'étoiles visible à l'œil nu dans l'hémisphère sud. Nous pensons maintenant qu'il s'agissait autrefois d'une galaxie distincte qui a été capturée par la gravité de la Voie lactée il y a quelques milliards d'années seulement. Cela le rend particulièrement intéressant, car ses étoiles les plus anciennes se sont formées en dehors de la Voie lactée, ce qui donne aux astronomes l'occasion de savoir si les conditions dans l'univers primitif étaient toutes identiques ou si elles étaient différentes dans d'autres endroits.

Les scientifiques ont recherché des preuves de la présence de ces étoiles particulièrement anciennes dans le Grand Nuage de Magellan et en ont catalogué dix, d'abord avec le satellite Gaia de l'Agence spatiale européenne, puis avec le télescope Magellan au Chili.

L’une de ces étoiles est immédiatement apparue comme une bizarrerie. Elle contenait beaucoup, beaucoup moins d’éléments plus lourds que toute autre étoile déjà vue dans le Grand Nuage de Magellan. Cela signifie qu'elle s'est probablement formée dans le sillage de la première génération d'étoiles. Elle n'avait donc pas encore accumulé d'éléments plus lourds au cours des naissances et des morts répétées d'étoiles.

En cartographiant ses éléments, les scientifiques ont été surpris de constater qu'il contenait beaucoup moins de carbone que de fer par rapport à ce que nous voyons dans les étoiles de la Voie lactée.

"C'était très intrigant et cela suggère que l'augmentation du carbone de la première génération, comme nous le voyons dans la Voie lactée, n'était peut-être pas universelle", a déclaré Chiti. "Nous devrons faire des études plus approfondies, mais cela suggère qu'il existe des différences d'un endroit à l'autre.

"Je pense que nous complétons l'image de ce à quoi ressemblait le premier processus d'enrichissement des éléments dans différents environnements", a-t-il déclaré.

Leurs résultats ont également corroboré d'autres études suggérant que le Grand Nuage de Magellan produisait beaucoup moins d'étoiles au début que la Voie Lactée.

Chiti dirige actuellement un programme d'imagerie visant à cartographier une grande partie du ciel du sud afin de trouver les premières étoiles possibles. "Cette découverte suggère qu'il devrait y avoir beaucoup de ces étoiles dans le Grand Nuage de Magellan si nous y regardons de près", a-t-il déclaré. "C'est vraiment passionnant d'ouvrir l'archéologie stellaire du Grand Nuage de Magellan et de pouvoir cartographier avec autant de détails comment les premières étoiles ont enrichi chimiquement l'univers dans différentes régions."