The most pristine star yet found in the known universe
L'étoile la plus pure jamais découverte dans l'univers connu
Par la Carnegie Institution for Science
Édité par Gaby Clark, révisé par Robert Egan
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L'essentiel
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Une immigrante ancienne : représentation artistique (hors échelle) de la géante rouge SDSS J0915-7334, née près du Grand Nuage de Magellan et qui a désormais rejoint la Voie lactée. Crédit : Navid Marvi/Carnegie Science
Une équipe d'astronomes atypique a utilisé les données du Sloan Digital Sky Survey-V (SDSS-V) et les observations des télescopes Magellan de l'observatoire de Las Campanas, au Chili, pour découvrir l'étoile la plus pure de l'univers connu, nommée SDSS J0915-7334. Leurs travaux sont publiés dans Nature Astronomy.
À la recherche des premières étoiles de l'univers
Sous la direction d'Alexander Ji, de l'Université de Chicago (ancien chercheur postdoctoral aux observatoires Carnegie), et avec la participation de l'astrophysicienne Juna Kollmeier, également de Carnegie et responsable du SDSS (désormais dans sa cinquième génération), l'équipe de recherche a identifié une étoile appartenant à la deuxième génération d'objets célestes du cosmos, formée quelques milliards d'années seulement après le début de l'univers.
« Ces étoiles primordiales sont des fenêtres ouvertes sur l'aube des étoiles et des galaxies dans l'univers », explique Ji. Plusieurs de ses co-auteurs et de ceux de Kollmeier dans l'article sont des étudiants de premier cycle de l'Université de Chicago, que Ji a emmenés à Las Campanas lors d'un voyage d'observation pendant les vacances de printemps l'année dernière. « Ma première visite à LCO a été le point de départ de ma passion pour l'astronomie, et c'était un privilège de partager une expérience aussi enrichissante avec mes étudiants. »
Le Big Bang a donné naissance à l'univers sous la forme d'une soupe chaude et trouble de particules énergétiques. Au fil du temps, à mesure que cette matière se dilatait, elle commença à se refroidir et à se condenser en hydrogène neutre. Certaines zones étaient plus denses que d'autres et, après quelques centaines de millions d'années, leur gravité finit par vaincre la force d'expansion de l'univers, provoquant l'effondrement de la matière vers l'intérieur. C'est ainsi que naquit la première génération d'étoiles, formées uniquement d'hydrogène et d'hélium purs.
Ces étoiles brûlaient intensément et mouraient jeunes, mais non sans avoir produit de nouveaux éléments dans leurs cœurs, éléments qui furent dispersés dans le cosmos par leurs explosions finales. De ces débris naquirent de nouvelles étoiles, qui contiennent aujourd'hui une plus grande variété d'éléments que leurs prédécesseurs.
« Tous les éléments lourds de l'univers, que les astronomes appellent métaux, ont été produits par des processus stellaires : des réactions de fusion au sein des étoiles aux explosions de supernovae, en passant par les collisions entre étoiles très denses », explique Ji. « Ainsi, la découverte d'une étoile très pauvre en métaux a indiqué à ce groupe d'étudiants qu'ils avaient mis au jour quelque chose d'exceptionnel. »
Des astronomes comme Ji et Kollmeier s'intéressent à la recherche d'étoiles anciennes, issues des deuxième et troisième générations suivant la formation des premières structures de l'Univers. Cela permettrait de comprendre comment la formation stellaire a évolué au cours des éons suivants.
Pourquoi les étoiles rares sont importantes pour la science
« Nous devons explorer notre voisinage cosmique pour trouver ces objets, car nous ne pouvons pas encore observer les étoiles individuelles à l'aube de leur formation. Ces étoiles étant rares, des relevés comme SDSS-V sont conçus pour disposer de la puissance statistique nécessaire afin de les dénicher et de tester nos théories sur la formation et l'explosion des étoiles », explique Kollmeier.
Le Sloan Digital Sky Survey (SDSS) est l'un des relevés les plus réussis et les plus influents de l'histoire de l'astronomie. Sa cinquième génération, dirigée par Kollmeier, recueille des millions de spectres optiques et infrarouges sur l'ensemble du ciel. Ce projet pionnier utilise à la fois le télescope du Pont à Las Campanas, dans l'hémisphère sud, et l'observatoire d'Apache Point, au Nouveau-Mexique, dans l'hémisphère nord.
La richesse des données du SDSS-V a permis à Ji et ses étudiants d'identifier des étoiles très pauvres en éléments lourds. Puis, à Las Campanas, ils ont utilisé les télescopes Magellan, à la pointe de la technologie, pour obtenir des spectres haute résolution de ces candidates. Chose étonnante, le miracle s'est produit aux aurores lors de leur première campagne d'observation avec Magellan : SDSS J0715-7334 a été confirmée comme la nouvelle référence en matière de pureté stellaire.
Un partenariat télescopique exceptionnel au Chili
« L'écosystème de télescopes de Las Campanas a été crucial pour presque tous les aspects de ce travail novateur, depuis les données du télescope du Pont recueillies dans le cadre du projet de cartographie de la Voie lactée du SDSS-V jusqu'aux observations du télescope Magellan qui ont révélé toute la singularité de SDSS J0715-7334 », a déclaré Michael Blanton, directeur et titulaire de la chaire Crawford H. Greenewalt des Observatoires scientifiques Carnegie.
Las Campanas abrite quatre télescopes Carnegie, et ce projet a exploité de manière spectaculaire deux d'entre eux, démontrant comment les innovations en matière d'instrumentation peuvent stimuler la découverte tout au long de la vie d'un télescope.
Cette interconnexion est illustrée par le programme de Ji et de l'étudiant à Las Campanas. Le soir de leur arrivée, ils ont visité le télescope du Pont pour observer les observateurs du SDSS-V à l'œuvre, recueillant de nouvelles données qui viendront enrichir l'immense base de données du projet, destinée aux astronomes amateurs et professionnels. Le lendemain soir, ils ont effectué leurs propres observations avec le télescope Clay du télescope Magellan. Heureusement, après cette découverte, Ji a pu réorganiser le reste du semestre afin que les étudiants puissent approfondir leurs recherches – un exemple concret illustrant l'importance de la capacité d'adaptation pour réaliser des percées scientifiques.
Des étudiants du cours « Terrain sur l'astrophysique » du professeur Alexander Ji de l'Université de Chicago posent devant le télescope Magellan Clay de l'observatoire Las Campanas de Carnegie Science au Chili. Ils forment avec leurs corps le mot MIKE, en référence au spectrographe Magellan Inamori Kyocera Echelle (MIKE) qu'ils ont utilisé sur le télescope pour faire leur découverte capitale. De gauche à droite : Hillary Diane Andales, Pierre Thibodeaux, Ha Do, Natalie Orrantia, Rithika Tudmilla, Selenna Mejias-Torres, Zhongyuan Zhang et Alex Ji. Crédit : Zhongyuan Zhang
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Des étudiants apprennent d'une étoile record
« Lorsque j'étais étudiant, je préférais de loin la recherche aux cours. Je suis ravi que le cours d'Alex ait été transformé en un programme axé sur la découverte et je souhaite m'assurer que des relevés comme SDSS-V et Gaia puissent en faire la norme et non l'exception », a déclaré Kollmeier.
Une analyse plus approfondie du spectre de Magellan a révélé que sa teneur en métaux est inférieure à 0,005 % de celle du Soleil. Elle est deux fois plus pauvre en métaux que la précédente étoile la plus primitive détentrice du record et présente des teneurs particulièrement faibles en fer et en carbone. En réalité, elle est 40 fois plus pauvre en métaux que l'étoile connue la plus pauvre en fer.
Grâce aux données de la mission Gaia de l'Agence spatiale européenne, les étudiants ont également pu déterminer que SDSS J0715-7334, située à environ 80 000 années-lumière de la Terre, s'est formée ailleurs et a été attirée par notre galaxie, la Voie lactée, au fil du temps.
« Former la prochaine génération d'astronomes est essentiel à l'avenir de notre discipline. Susciter l'enthousiasme pour la pratique scientifique en menant des projets comme celui-ci est un excellent moyen de permettre aux jeunes curieux de se projeter en astrophysique », a conclu Ji. « Mon expérience de postdoctorat à Carnegie a été déterminante pour mon développement professionnel et je suis ravi d'avoir pu la transmettre en emmenant mes étudiants à Las Campanas.»
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RESUME
L'étoile la plus pure jamais découverte dans l'univers connu
SDSS J0715-7334 a été identifiée comme l'étoile la plus pure connue à ce jour, avec une teneur en métaux inférieure à 0,005 % de celle du Soleil et des abondances extrêmement faibles en fer et en carbone. Cette étoile de deuxième génération, située à environ 80 000 années-lumière, nous éclaire sur la formation des premières étoiles et l'évolution chimique dans l'univers, étant 40 fois plus pauvre en métaux que l'étoile la plus pauvre en fer connue jusqu'alors.
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COMMENTAIRES
Cetteétoile de deuxième géneration fait partie de notre galaxie et notre Sleil est aussi du meme type ...Mes élèves me demandent ;''
Notre Soleil que deviendra-t-il r?''
Dans environ 5 milliards d'années, le Soleil aura épuisé l'hydrogène de son noyau. Les réactions nucléaires se modifiant, le noyau se contractera tandis que les couches externes se dilateront considérablement, transformant ainsi le Soleil en une géante rouge.
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Publication details
Alexander P. Ji et al, A nearly pristine star from the Large Magellanic Cloud, Nature Astronomy (2026). DOI: 10.1038/s41550-026-02816-7
Journal information: Nature Astronom
