Des étoiles trop massives dans des galaxies à sursauts de formation d’étoiles

Une étude suggère que les galaxies à sursauts de formation d’étoiles possèdent des étoiles trop massives rapport aux prédictions théoriques.


Illustration d'artiste sur une galaxie lointain qui produit des étoiles beaucoup plus massives que les galaxies comme la Voie lactée - Crédit : ESO/M. Kornmesser
Illustration d'artiste sur une galaxie lointain qui produit des étoiles beaucoup plus massives que les galaxies comme la Voie lactée - Crédit : ESO/M. Kornmesser

En explorant l’Univers lointain, une équipe de scientifiques, dirigée par l’astronome Zhi-Yu Zhang de l’Université d’Édimbourg, a utilisé le grand réseau submillimétrique d’Atacama (ALMA) pour étudier la proportion d’étoiles massives dans 4 galaxies à sursauts de formation d’étoiles lointaines riches en gaz. Ces galaxies sont visibles lorsque l’Univers était beaucoup plus jeune, de sorte que ces galaxies jeunes sont peu susceptibles d’avoir pu avoir des formations d’étoiles fréquentes ce qui aurait pu troubler les résultats.

Les Galaxies à sursauts de formation d’étoiles

Zhang et son équipe ont développé une nouvelle technique, analogue à la datation au carbone 14, pour mesurer l’abondance de différents types de monoxyde de carbone dans 4 galaxies à sursauts de formation d’étoiles très éloignées et recouvertes de poussière. Ils ont observé le rapport de 2 types de monoxyde de carbone contenant différents isotopes.

Les isotopes du carbone et de l’oxygène ont des origines différentes selon Zhang. Le 18O est davantage produit dans les étoiles massives tandis que le 13C est produit dans les étoiles de masse faible à moyenne. Grâce à cette nouvelle technique, l’équipe a pu observer la poussière dans ces galaxies et évaluer pour la première fois la masse de leurs étoiles.

La masse d’une étoile est le facteur le plus important qui détermine son évolution. Les étoiles massives brillent beaucoup plus et elles ont des vies courtes et moins massives contrairement à notre Soleil qui brille plus modestement pendant des milliards d’années. La connaissance des proportions d’étoiles de différentes masses, qui se forment dans les galaxies, sous-tend donc la compréhension des astronomes de la formation et de l’évolution des galaxies tout au long de l’histoire de l’Univers. Par conséquent, il nous donne des informations cruciales sur les éléments chimiques disponibles pour former de nouvelles étoiles et planètes et, finalement, le nombre de trous noirs qui peuvent coalescer pour former les trous noirs supermassifs que nous voyons dans les centres de nombreuses galaxies.

Des étoiles jusqu’à 300 masses solaires pendant leur naissance

La co-auteure Donatella Romano de l’Observatoire INAF-Astrophysique et Sciences spatiales de Bologne explique ce que l’équipe a découvert : Le rapport de 18O à 13C était environ 10 fois plus élevé dans ces galaxies à sursauts de formation d’étoiles de l’Univers primitif que dans les galaxies telles que la Voie lactée ce qui signifie qu’il y a une proportion beaucoup plus élevée d’étoiles massives dans ces galaxies.  La découverte ALMA est corroborée par une autre découverte dans l’Univers local. Une équipe dirigée par Fabian Schneider de l’Université d’Oxford au Royaume-Uni a effectué des mesures spectroscopiques avec le Very Large Telescope sur 800 étoiles dans la Nébuleuse de la Tarentule dans le Grand Nuage de Magellan afin d’étudier la distribution globale des âges stellaires et des masses initiales.

Schneider explique : Nous avons trouvé environ 30 % plus d’étoiles avec des masses plus de 30 fois plus élevées que prévu et environ 70 % de plus que prévu pour plus de 60 masses solaires. Nos résultats contredisent la limite de 150 masses solaires pour la naissance d’une étoile. En fait, ces résultats suggèrent que ces étoiles pourraient avoir des masses de naissance jusqu’à 300 masses solaires !

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Jacqueline Charpentier

Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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