Les étoiles sont plus massives qu’on ne le pensait —


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  • Une équipe d’astrophysiciens de l’Université de Copenhague est parvenue à un résultat majeur concernant les populations d’étoiles au-delà de la Voie lactée. Le résultat pourrait changer notre compréhension d’un large éventail de phénomènes astronomiques, y compris la formation de trous noirs, de supernovae et pourquoi les galaxies meurent.

    Depuis que les humains étudient les cieux, l’apparence des étoiles dans les galaxies lointaines reste un mystère. Dans une étude publiée aujourd’hui dans Le Journal Astrophysiqueune équipe de chercheurs de l’Institut Niels Bohr de l’Université de Copenhague met fin aux connaissances antérieures sur les étoiles au-delà de notre propre galaxie.

    Depuis 1955, on suppose que la composition des étoiles dans les autres galaxies de l’univers est similaire à celle des centaines de milliards d’étoiles dans la nôtre – un mélange d’étoiles massives, de masse moyenne et de faible masse. Mais avec l’aide d’observations de 140 000 galaxies à travers l’univers et d’un large éventail de modèles avancés, l’équipe a testé si la même distribution d’étoiles apparente dans la Voie lactée s’applique ailleurs. La réponse est non. Les étoiles des galaxies lointaines sont généralement plus massives que celles de notre « voisinage local ». La découverte a un impact majeur sur ce que nous pensons savoir sur l’univers.

    « La masse des étoiles nous en dit long aux astronomes. Si vous modifiez la masse, vous modifiez également le nombre de supernovae et de trous noirs qui émergent des étoiles massives. En tant que tel, notre résultat signifie que nous devrons réviser de nombreuses choses. nous avons supposé une fois, parce que les galaxies lointaines semblent très différentes des nôtres », explique Albert Sneppen, étudiant diplômé à l’Institut Niels Bohr et premier auteur de l’étude.

    Analyse de la lumière de 140 000 galaxies

    Les chercheurs ont supposé que la taille et le poids des étoiles des autres galaxies étaient similaires aux nôtres pendant plus de cinquante ans, pour la simple raison qu’ils étaient incapables de les observer à travers un télescope, comme ils le pouvaient avec les étoiles de notre propre galaxie.

    Les galaxies lointaines sont à des milliards d’années-lumière. En conséquence, seule la lumière de leurs étoiles les plus puissantes atteint la Terre. Cela a été un casse-tête pour les chercheurs du monde entier pendant des années, car ils n’ont jamais pu clarifier avec précision la répartition des étoiles dans d’autres galaxies, une incertitude qui les a forcés à croire qu’elles étaient réparties un peu comme les étoiles de notre Voie lactée.

    « Nous n’avons pu voir que la pointe de l’iceberg et nous savions depuis longtemps que s’attendre à ce que d’autres galaxies ressemblent à la nôtre n’était pas une hypothèse particulièrement bonne à faire. Cependant, personne n’a jamais été en mesure de prouver que d’autres Les galaxies forment différentes populations d’étoiles. Cette étude nous a permis de faire exactement cela, ce qui pourrait ouvrir la porte à une compréhension plus approfondie de la formation et de l’évolution des galaxies », déclare le professeur agrégé Charles Steinhardt, co-auteur de l’étude.

    Dans l’étude, les chercheurs ont analysé la lumière de 140 000 galaxies à l’aide du catalogue COSMOS, une grande base de données internationale de plus d’un million d’observations de lumière provenant d’autres galaxies. Ces galaxies sont réparties des confins les plus proches aux plus éloignés de l’univers, d’où la lumière a parcouru douze milliards d’années avant d’être observable sur Terre.

    Les galaxies massives meurent les premières

    Selon les chercheurs, la nouvelle découverte aura un large éventail d’implications. Par exemple, on ne sait toujours pas pourquoi les galaxies meurent et cessent de former de nouvelles étoiles. Le nouveau résultat suggère que cela pourrait s’expliquer par une simple tendance.

    « Maintenant que nous sommes mieux à même de décoder la masse des étoiles, nous pouvons voir un nouveau schéma ; les galaxies les moins massives continuent à former des étoiles, tandis que les galaxies les plus massives cessent de donner naissance à de nouvelles étoiles. Cela suggère une tendance remarquablement universelle dans la mort des galaxies », conclut Albert Sneppen.

    La recherche a été menée au Cosmic Dawn Center (DAWN), un centre international de recherche fondamentale en astronomie soutenu par la Fondation nationale danoise pour la recherche. DAWN est une collaboration entre l’Institut Niels Bohr de l’Université de Copenhague et DTU Space de l’Université technique du Danemark.

    Le centre se consacre à comprendre quand et comment les premières galaxies, étoiles et trous noirs se sont formés et ont évolué dans l’univers primitif, grâce à des observations utilisant les plus grands télescopes ainsi qu’à des travaux théoriques et à des simulations.

    À propos de l’étude

    • La fonction empirique utilisée pour décrire la distribution des masses pour une population d’étoiles est connue sous le nom d’IMF – Fonction de masse initiale. Il couvre une distribution d’étoiles de faible masse, de masse moyenne et massives que les astronomes ont observées à travers la Voie lactée. Historiquement, les chercheurs ont travaillé en supposant que l’IMF est universel et s’applique également aux autres galaxies de l’univers.
    • Dans leur analyse des galaxies, les chercheurs ont examiné la quantité de lumière émise par les galaxies à différentes longueurs d’onde. Les grandes étoiles massives sont bleuâtres, tandis que les petites étoiles de faible masse sont de couleur plus jaune ou rouge. Cela signifie qu’en comparant la distribution des couleurs bleues et rouges dans une galaxie, on peut mesurer la distribution des grandes et petites étoiles.
    • Les chercheurs ont examiné de plus près 140 000 galaxies réparties dans l’univers au cours des 12 derniers milliards d’années de l’histoire de l’univers.
    • Les résultats démontrent que les étoiles des galaxies lointaines sont généralement plus massives que celles de nos voisinages locaux, et que plus les chercheurs regardent loin, plus les étoiles moyennes deviennent massives.
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