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Certaines parties de la Voie lactée sont plus anciennes que prévu

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Marrakech, 23 Mar. (Maroc-Actu) –

Une partie de la Voie lactée connue sous le nom de « disque épais » a commencé à se former il y a 13 milliards d’années, soit 2 milliards d’années plus tôt que prévu et seulement 800 millions d’années après le Big Bang.

Ce résultat surprenant provient d’une analyse de Maosheng Xiang et Hans-Walter Rix de l’Institut Max-Planck d’astronomie. Ils ont utilisé les données de luminosité et de position de l’ensemble de données EDR3 (Early Data Release 3) de la mission Gaia de l’ESA et les ont combinées avec les mesures des compositions chimiques des étoiles, basées sur les données du LAMOST (Large Area Multi-Object Fibre Spectroscopic Telescope of the Sky) de la Chine. pour environ 250 000 étoiles afin d’en déduire leur âge.

Ils ont choisi d’étudier les étoiles subgéantes. Dans ces étoiles, l’énergie a cessé d’être générée dans le noyau de l’étoile et s’est déplacée dans une enveloppe autour du noyau. L’étoile elle-même se transforme en une étoile géante rouge. Parce que la phase subgéante est une phase évolutive relativement courte dans la vie d’une étoile, permet de déterminer son âge avec une grande précision, mais cela reste un calcul compliqué.

L’âge d’une étoile est l’un des paramètres les plus difficiles à déterminer. Elle ne peut être mesurée directement, mais doit être déduite en comparant les caractéristiques d’une étoile avec des modèles informatiques de l’évolution stellaire. Les données de composition y contribuent. L’Univers est né presque exclusivement d’hydrogène et d’hélium.. Les autres éléments chimiques, que les astronomes appellent collectivement les métaux, sont fabriqués à l’intérieur des étoiles et explosent dans l’espace à la fin de la vie d’une étoile, où ils peuvent être incorporés dans la prochaine génération d’étoiles. Les étoiles plus anciennes contiennent alors moins de métaux et on dit qu’elles ont une métallicité plus faible.

Les données LAMOST donnent la métallicité. Ensemble, la luminosité et la métallicité permettent aux astronomes d’extraire l’âge de l’étoile à partir de modèles informatiques. Avant Gaia, les astronomes travaillaient couramment avec des incertitudes de 20 à 40 %, ce qui pourrait entraîner une inexactitude des âges déterminés d’un milliard d’années ou plus.

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La publication des données EDR3 de Gaia change la donne. « Grâce aux données de luminosité de Gaia, nous pouvons déterminer l’âge d’une étoile subgéante à quelques pour cent près.« , dit Maosheng dans une déclaration. Disposant des âges précis d’un quart de million d’étoiles subgéantes disséminées dans la galaxie, Maosheng et Hans-Walter ont commencé l’analyse.

Notre galaxie est composée de différents éléments. De manière générale, on peut les diviser en deux catégories : le halo et le disque. Le halo est la région sphérique qui entoure le disque et on pense traditionnellement qu’il s’agit du composant le plus ancien de la galaxie. Le disque est constitué de deux parties : le disque mince et le disque épais. Ce disque fin contient la plupart des étoiles que nous voyons sous la forme d’une bande de lumière brumeuse dans le ciel nocturne que nous appelons la Voie lactée. Le disque épais est plus de deux fois plus haut que le disque fin, mais elle a un rayon plus petit et ne contient qu’un petit pourcentage des étoiles de la Voie lactée dans le voisinage du soleil.

En identifiant les étoiles subgéantes dans ces différentes régions, les chercheurs ont pu construire une chronologie de la formation de la Voie lactée, Et c’est là qu’ils ont eu une surprise.

Les âges stellaires ont clairement révélé que la formation de la Voie lactée a été divisée en deux phases distinctes. Dans la première phase, qui a débuté 800 millions d’années seulement après le Big Bang, le disque épais a commencé à former des étoiles. Les parties internes du halo ont peut-être aussi commencé à coalescer à ce stade, mais le processus s’est rapidement accéléré pour s’achever environ deux milliards d’années plus tard, lorsqu’une galaxie naine connue sous le nom de Gaia-Sausage-Enceladus a fusionné avec la Voie lactée. Il a rempli le halo d’étoiles et, comme le montrent clairement les nouveaux travaux, a activé le disque épais naissant pour former la plupart de ses étoiles. Le mince disque d’étoiles contenant le Soleil s’est formé pendant la deuxième phase, plus tardive, de la formation des galaxies.

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L’analyse montre également qu’après l’explosion de la formation d’étoiles déclenchée par la fusion Gaia-Sausage-Enceladus, le disque épais a continué à former des étoiles jusqu’à ce que le gaz soit épuisé, environ 6 milliards d’années après le Big Bang. Pendant ce temps, la métallicité du disque épais a augmenté de plus d’un facteur 10. Mais, étonnamment, les chercheurs constatent une relation très étroite entre l’âge stellaire et la métallicité, indiquant que pendant cette période, le gaz de formation d’étoiles était bien mélangé. tout au long du disque. Cela implique que les premières régions du disque de la Voie lactée ont dû se former à partir d’un gaz hautement turbulent qui a effectivement répandu les métaux partout.

L’âge de formation plus précoce du disque épais indique une image différente de l’histoire précoce de notre galaxie. « Depuis la découverte de l’ancienne fusion Gaia-Sausage-Enceladus en 2018, les astronomes soupçonnent que la Voie lactée était déjà là avant la formation du halo, mais nous n’avions pas d’image claire de ce à quoi ressemblait cette Voie lactée. Nos résultats fournissent des détails exquis sur cette partie de la Voie lactée, comme sa naissance, son taux de formation d’étoiles et son enrichissement en métaux. La mise en commun de ces découvertes à l’aide des données Gaia révolutionne notre vision de la formation de notre galaxie.« , dit Maosheng.

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