Une géante rouge nouvellement découverte est âgée de 13,5 milliards d'années. Elle est la plus ancienne jamais découverte. Mais, plus surprenant encore, elle contient les traces fantomatiques d'une étoile plus ancienne encore.

Les astronomes de l’université nationale d’Australie ont progressé un peu plus dans l’exploration des premiers âges de l’Univers. Ils ont découvert une étoile qui bat le nouveau record d’ancienneté. Cette géante rouge est à 35 000 années-lumière de la Terre, mais elle reste une voisine puisqu’elle est située dans la Voie lactée.

Celle qui répond au nom de SMSS J160540.18–144323.1 contient en effet des niveaux de métaux extrêmement bas. Cette indication est fondamentale pour dater une étoile. Dans les débuts de l’Univers, le gaz protogalactique ne contenait absolument aucun métal.

Les toutes premières étoiles (hypothétiques car jamais observées) appartiennent à ce que l’on appelle la « population III ». Elles sont nées 400 millions d’années après le Big Bang, peu après l’âge sombre, et ne contenaient probablement que des éléments très légers, à savoir de l’hydrogène et de l’hélium. C’est par la succession de supernovas que les éléments lourds sont apparus. Plus on avance dans l’histoire de l’Univers, plus la métallicité des étoiles augmente.

Le champ profond de l’univers pris par Hubble.

Dans une vieille étoile, le fantôme d’une étoile plus vieille encore

La géante rouge découverte par les astronomes australiens contient un très faible taux de métallicité et, à vrai dire, le plus bas jamais enregistré à ce jour. Seul un atome sur 50 millions correspond à du métal. « C’est équivalent à une goutte dans une piscine olympique », indique Thomas Nordlander, l’astronome en chef. Le taux métallique de cette très vieille étoile est 1,5 million de fois plus bas que celui de notre Soleil.

Mais SMSS J160540.18–144323.1 est encore plus remarquable, car elle contient des traces de l’étoile qui l’a précédée. «  Nous avons trouvé une machine à voyager dans le temps qui nous ramène aux premières étoiles de l’Univers », s’enthousiasme Thomas Nordlander. Pour en arriver à cette conclusion, les scientifiques ont comparé la composition de la géante rouge avec les modèles hypothétiques de la mort des toutes premières étoiles.

« Nous pouvons étudier les premières étoiles à travers leurs enfants  »

L’ancêtre de la géante rouge était une étoile de très faible masse. Son explosion n’était donc probablement qu’une « petite » supernova, si bien que peu d’éléments lourds ont été éjectés. Ils se sont plutôt agrégés en un rémanent très dense. «  Seule une petite fraction d’éléments plus lourds que le carbone se sont échappés dans l’espace et ont aidé à former la très vieille étoile que nous avons trouvée », explique Thomas Nordlander. C’est pour cette raison que SMSS J160540.18–144323.1 contient autant de carbone et si peu de métaux.

« La bonne nouvelle est que nous pouvons étudier les premières étoiles à travers leurs enfants – les étoiles venues juste après, comme celle que l’on a découverte », se réjouit Martin Asplund, un autre astronome de l’université australienne. Étudier cette vieille étoile, et donc les restes fantomatiques de son ancêtre, permettra d’en apprendre davantage sur la population III, pour comprendre toujours un peu mieux cette époque si mystérieuse de l’Univers.

Crédit photo de la une : Exemple de géante rouge (Antérès) / ESO / M. Kornmesser

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