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Ceci est la plus vieille étoile (connue) dans tout l'Univers

Phil Plait, traduit par Jean-Marie Pottier, mis à jour le 27.09.2014 à 18 h 23

HD 140283 est plus jeune que l'Univers, mais de seulement quelques centaines de millions d'années.

HD 140283. Digitized Sky Survey/NASA/GSF/Sky Server.

HD 140283. Digitized Sky Survey/NASA/GSF/Sky Server.

Des astronomes ont trouvé la plus vieille étoile de l'univers. En quelque sorte: la plus vieille que nous connaissons. Ou du moins la plus vieille que nous connaissons et pour laquelle un âge a pu être évalué avec fiabilité.

Certaines étoiles sont jeunes; nous les voyons naître en ce moment. Certaines sont entre deux âges, comme le Soleil, dont l'âge est évalué à environ 4,56 milliards d'année et qui devrait encore tenir quelque 6 milliards d'années, voire plus (nous y reviendrons).

Et certaines sont vieilles. Très vieilles. Jusqu'à présent, la plus ancienne étoile dont on avait pu évaluer l'âge avec précision avait environ 13,2 milliards d'années. Elle était déjà vieille quand le Soleil commençait à peine à fusionner de l'hydrogène en hélium.

Mais des astronomes viennent de publier une étude sur une étoile encore plus vieille: HD 140283, qui a 14,3 milliards d'années. Bon, avant que commenciez à faire circuler ce chiffre pour la prochaine édition du Livre Guinness des records cosmiques, sachez que l'univers lui-même à 13,82 milliards d'années. Clairement, il doit y avoir un problème.

Les métaux indiquent l'âge

La réponse, c'est que l'âge de l'étoile pose problème. L'expliquer prend un peu de temps.

Quand notre univers était jeune, juste âgé de quelques millions d'années, il était un peu plus simple. Les principales choses qui flottaient étaient de l'hydrogène et de l'hélium. Il n'y avait alors pas beaucoup d'autres éléments car il n'y avait pas eu assez d'étoiles pour les créer! Les éléments plus lourds que l'hélium ont été créés dans les premières étoiles, puis dispersés dans le cosmos quand celles-ci ont explosé. Ces éléments siégeaient dans des nuages gazeux, qui ont formé la prochaine génération d'étoiles.

Les astronomes appellent tous les éléments plus lourds que l'hélium «métaux», ce qui est idiot, mais nous devons faire avec. En règle général, plus une étoile est vieille, moins elle contient de métaux. Nous pouvons mesurer la contenance en métaux d'une étoile en en faisant une analyse spectrale en haute résolution. Des études ont identifié beaucoup d'étoiles avec un taux de métaux faibles et trois d'entre elles ont été particulièrement ciblées pour la recherche en question, dont HD 140283.

Le fait de s'intéresser à cette étoile présentait de nombreux avantages. Déjà, elle est proche du Soleil (moins de 200 années-lumière), distance qui peut être déterminée très précisément en recourant à la parallaxe. Sa position dans le ciel est dégagée de toute poussière galactique, qui peut interférer avec les observations. Et enfin, elle est en fin de vie.

Géante rouge et étoile sous-géante

Voilà qui est important. Une étoile comme le Soleil passe la majorité de son temps à transformer de l'hydrogène en hélium dans son cœur. Mais un jour, cet hydrogène s'épuise. Le cœur commence à se réduire sous le poids de sa propre gravité et à chauffer. Cela fait monter le thermomètre au maximum (façon de parler) et réchauffe les couches supérieures de l'étoile, ce qui les fait grossir: l'étoile devient plus grande. Elle finit par devenir une géante rouge mais pendant un moment, alors qu'elle grossit, on l'appelle une étoile sous-géante.

Cela n'arrivera pas au Soleil avant plusieurs milliards d'années, mais c'est ce qui commence à se produire pour HD 140283. Le timing est avantageux: nous disposons d'excellents modèles physiques de la façon dont les étoiles se comportent quand elles se transforment en sous-géantes –cela dépend de leur température, de leur luminosité et de leur âge. Une analyse très approfondie de l'étoile a donc permis d'arriver à une estimation de 14,3 milliards.

Mais le fait de calculer l'âge de cette façon rencontre un certain nombre de difficultés –la quantité d'oxygène dans l'étoile, la quantité de poussière entre elle et nous, et d'autres choses. À la fin, les scientifiques ont évalué leur marge d'erreur à plus ou moins 0,8 milliard d'années, ce qui signifie que leur calcul formel donne un âge de 14,3 milliards, mais qu'un résultat de 13,5 milliards peut être tout aussi juste. Il est possible que l'étoile soit plus jeune que cela, mais c'est moins probable.

N'importe quel scientifique qui regarderait ce dernier chiffre serait parfaitement content de se rendre compte que l'étoile est plus jeune que l'univers. C'est mon cas. Notons par ailleurs que le précédent détentrice du titre, appelée He 1523-0901, avait un âge dont la marge d'erreur était un peu plus grande que HD 140283. Tout bien considéré, il semble raisonnable de considérer que HD 140283 est plus vieille.

Sans doute pas la plus vieille étoile de l'Univers

Est-elle l'étoile la plus vieille de l'univers? Cela semble improbable. L'univers est très très grand et les chances que l'étoile la plus vieille soit a) dans notre galaxie et b) aussi proche du Soleil tendent vers zéro. Selon toute probabilité, plus nous chercherons, plus nous trouverons d'étoiles plus vieilles. Mais comme il ne s'agit pas d'une science exacte, le plus probable est que nous trouvions, non pas la plus vieille étoile, mais un groupe d'étoiles qui ont des âges proches avec une marge d'erreur, toutes plus jeunes de quelques centaines de millions d'années que l'univers lui-même.

C'est très cool. L'objectif, ici, n'est pas de battre un record, mais de collecter des données sur de nombreuses étoiles pour que nous puissions comprendre comment étaient les choses quand l'Univers était encore bébé, et comment les étoiles ont changé depuis tous ces lustres.

Quand on y repense pendant un moment, il vaut mieux être solidement assis sur sa chaise. À l'aide de l'astronomie et de la physique, nous pouvons comprendre la nature même de l'Univers depuis sa venue au monde et à travers toutes ses aventures depuis, puis prédire à quoi il ressemblera dans un futur lointain. J'aime la science!

Phil Plait
Phil Plait (71 articles)
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