4 Octobre 2017

Des vestiges anciens de la formation de la Voie Lactée

Une équipe d’astronomes vient de découvrir des étoiles avec des anomalies chimiques rares dans la Voie Lactée qui fournissent des éléments de compréhension de l’histoire de la Galaxie.

Cette équipe 1 internationale était à l'affût de vestiges anciens de la formation de la Voie Lactée. Ce travail de longue haleine a amené les chercheurs à une découverte passionnante : ils ont trouvé des preuves convaincantes de l’existence d’une nouvelle famille d'étoiles géantes, avec une composition chimique particulière. Ces étoiles diffèrent des autres populations stellaires de la Galaxie, non seulement par leurs éléments chimiques, mais aussi par leurs trajectoires. Leurs propriétés orbitales suggèrent une origine extragalactique.

Le grand relevé spectroscopique APOGEE a pour objectif de mesurer les abondances des éléments (carbone, oxygène, azote, aluminium, entre autres) dans les étoiles dans différentes régions de la Voie Lactée, afin de mieux comprendre la formation et l’évolution de la Galaxie. L'instrument APOGEE est un spectrographe proche infrarouge à haute résolution, qui observe des étoiles même dans les régions du disque galactique obscurcies par la poussière et la matière interstellaire. Il est installé à l'Observatoire Apache Point au Texas. APOGEE est un relevé préparatoire pour la mission GAIA, notamment pour mettre au point des méthodes qui seront utilisées pour GAIA.

C’est en mesurant la composition chimique d’un grand nombre d’étoiles géantes que ce travail a mis à jour une population d'étoiles chimiquement trop atypique pour faire partie de la Voie lactée et même d’un amas stellaire ordinaire.

Des vestiges des premiers jours de la Voie Lactée ?

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Cette vue d’artiste représente la composition chimique de la population stellaire nouvellement découverte qui parcourt la Voie lactée sur de grandes orbites excentriques (ligne pointillée blanche) et les spectres combinés APOGEE caractéristiques des étoiles atypiques dans une fenêtre spectrale étroite couvrant les régions (ombre grise) autour des raies caractéristiques du magnésium. 
Crédits J. G. Fernandez-Trincado

La population nouvellement découverte est très pauvre en magnésium et en carbone alors que des niveaux élevés d'enrichissement en azote, et en aluminium sont observés. Ceci suggère que ces étoiles ne sont pas associées à un amas globulaire galactique actuel. La composition chimique inhabituelle fait de ces étoiles anormales des candidates idéales pour être des vestiges des premiers jours de la Voie Lactée, ou même des amas globulaires extragalactiques dissociés par les forces de marée de la Voie Lactée.

« D'autres scénarios spéculatifs peuvent expliquer cette composition chimique de leur atmosphère par le transfert de masse entre deux étoiles d’un système binaire ou par la pollution par les explosions de supernovas environnantes de plus de ~30 masses solaires », explique J. G. Fernández-Trincado de l'Université de Concepcion (Chili), auteur principal de l'étude et doctorant du CNES à l’époque des travaux. "De tels fossiles galactiques permettent aux astronomes de reconstruire une pièce importante de l’histoire de la Voie lactée".

L'équipe prévoit d'utiliser cette nouvelle découverte pour mieux comprendre la nucléosynthèse et l'évolution stellaire et étudier comment certains amas globulaires anciens ont pu être détruits lors de leurs passages dans le disque de la Voie Lactée. L’arrivée des données de GAIA va multiplier les perspectives d’« archéologie galactique » de ce type.

1 Equipe composée d'astronomes de l'Université de Bourgogne - Franche-Comté, de l’Université de Concepcion (Chili), de l'Institut d'astrophysique des Canaries, de Observatorio Nacional Rio de Janeiro, et de SDSS IV collaboration (travail dirigé par J. G. Fernández-Trincado, Annie Robin, Olga Zamora et Diogo Souto et financé par le CNES, la Région de Franche-Comté et l’Institut des Sciences de l’Univers)

REFERENCES DE LA PUBLICATION

J. G. Fernández-Trincado et al. (2017), Atypical Mg-poor Milky Way Field Stars with Globular Cluster Second-generation-like Chemical Patterns, ApJL 846 L2, https://doi.org/10.3847/2041-8213/aa8032

CONTACTS

  • Contacts scientifiques : J.G. Fernandez-Trincado, Universidad de Concepción (Chili), jfernandez at astro-udec.cl
    Annie Robin, Institut UTINAM - (OSU Theta-CNRS/Université de Franche-Comté), annie.robin at obs-besancon.fr
  • Responsable du programme astronomie et astrophysique au CNES, Olivier Lamarle, olivier.lamarle at cnes.fr
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