Une zone de vide mystérieuse découverte au cœur d’un ancien amas stellaire

Une observation fortuite dans un océan d’étoiles

Selon un rapport relayant une publication de la revue Astronomy & Astrophysics, des astronomes qui analysaient le mouvement d’un ancien groupe d’étoiles proche de la Terre ont fait une découverte inattendue sur les astres les plus communs de l’univers. Leurs travaux mettent en évidence une absence mystérieuse de naines rouges qui auraient dû figurer dans leurs relevés. Cette trouvaille repose sur des données récoltées conjointement par le télescope spatial Euclid de l’Agence spatiale européenne et le télescope spatial Hubble de la NASA.

Les chercheurs de l’institut STScI (Space Telescope Science Institute) basé à Baltimore, dans le Maryland, étudiaient spécifiquement NGC 6397. Il s’agit d’un ancien amas globulaire situé à environ 8 000 années-lumière de la Terre, localisé au sein de la constellation de l’Autel. En classant les membres de cet amas selon leur luminosité et leur couleur, l’équipe a remarqué une fine zone vide à l’endroit exact où un groupe spécifique de naines rouges de faible masse aurait dû apparaître.

Il s’agit de la toute première fois qu’une telle caractéristique est identifiée à l’intérieur d’un amas globulaire. « La découverte a été fortuite, » a déclaré Andrea Bellini, co-auteur de l’étude. Le scientifique précise la nature imprévue de cette avancée en ajoutant : « Nous ne cherchions pas l’écart, mais nous l’avons trouvé. »

Un précédent repéré dans notre voisinage cosmique

Les scientifiques n’en sont toutefois pas à leur première confrontation avec ce phénomène singulier. En 2018, des astronomes avaient déjà remarqué un vide similaire lors de l’analyse des données provenant de l’observatoire Gaia de l’Agence spatiale européenne. Ces recherches antérieures portaient sur près de 250 000 étoiles situées dans notre voisinage stellaire direct.

Pour mener à bien cette observation passée, les experts s’étaient appuyés sur un diagramme de Hertzsprung-Russell, un outil fondamental en astronomie qui permet de cartographier les astres en fonction de leur luminosité et de leur température. Les informations recueillies par Gaia avaient alors révélé une tranche étroite traversant la population de naines rouges, dans laquelle un nombre relativement faible d’astres apparaissait.

À l’époque, les chercheurs soupçonnaient que les étoiles manquantes étaient liées à des mutations internes survenant au cœur de certaines naines rouges. La nouvelle découverte démontre aujourd’hui que ce même phénomène physique existe au sein d’une population stellaire beaucoup plus ancienne et infiniment plus distante.

L’instabilité interne des naines rouges

Malgré les apparences, ces étoiles ne disparaissent pas véritablement de la galaxie. Elles traversent simplement une brève étape de leur cycle qui les rend moins susceptibles d’être observées à des niveaux de luminosité particuliers. L’absence apparente de ces étoiles pourrait ainsi fournir des informations utiles sur les changements internes qui s’y produisent en dépit de leur éloignement sidéral.

Les chercheurs estiment que cet effet se manifeste spécifiquement chez les naines rouges dont la masse est comprise entre 0,34 et 0,36 fois celle du Soleil. Dans ces conditions précises, le combustible qui s’accumule dans le noyau peut déclencher des explosions d’énergie responsables de la création d’une instabilité à l’intérieur de l’astre. Ces altérations internes modifient alors légèrement la taille, la température et la luminosité de l’étoile.

Puisque relativement peu d’étoiles sont capturées durant cette transition, un vide visible apparaît sur le graphique de référence utilisé par les astronomes. Cette conclusion offre un aperçu rare sur les intérieurs stellaires. Habituellement, les scientifiques ne peuvent pas observer directement ce qui se déroule au cœur des étoiles et doivent déduire ces processus complexes à partir de mesures minutieuses de la lumière et de la température.

Les amas globulaires, véritables laboratoires stellaires

Les amas globulaires comptent parmi les structures les plus anciennes de la Voie lactée. Ils renferment des centaines de milliers d’étoiles entassées dans une région de l’espace relativement restreinte. Bon nombre d’entre eux se sont formés il y a plus de 13 milliards d’années, peu de temps après l’apparition de l’univers lui-même. L’âge de l’amas NGC 6397 est d’ailleurs estimé à environ 13,4 milliards d’années.

« Les amas globulaires sont les laboratoires idéaux pour étudier l’évolution stellaire et les populations stellaires, » a souligné Massimo Griggio, chercheur au STScI et auteur principal de l’article de recherche. Il poursuit son analyse en expliquant que : « Dans cet amas globulaire, les étoiles sont fondamentalement à la même distance et ont approximativement le même âge. »

Étant donné que ces astres se sont formés simultanément, les chercheurs peuvent les comparer avec bien plus de facilité que des étoiles dispersées de manière aléatoire à travers la galaxie. Par conséquent, les différences observées entre elles ont davantage de chances de refléter de véritables processus physiques plutôt que de simples variations liées à l’âge ou à la composition chimique initiale.

De nouveaux outils pour mesurer l’univers

Cette percée scientifique pourrait impacter favorablement l’une des mesures les plus essentielles de l’astronomie : l’évaluation de la distance. Connaître l’éloignement exact d’un objet aide les astronomes à calculer sa taille réelle, sa luminosité et sa place dans l’histoire cosmique, mais l’exactitude de ces données reste un défi constant. « Parce que nous pouvons déterminer la luminosité où se trouve l’écart avec une très grande précision et savoir pour quelles masses stellaires il se produit, nous pouvons utiliser cette information pour estimer la distance de l’amas, » a expliqué Russell Ryan, co-auteur de l’étude.

Si de futures observations confirment la fiabilité de cette méthode, l’écart des naines rouges pourrait devenir une nouvelle référence précieuse pour mesurer les distances à travers la galaxie. Détecter cette caractéristique a exigé des relevés extrêmement précis, car les étoiles au sein de NGC 6397 sont si proches les unes des autres que leur séparation visuelle est complexe. L’équipe a eu recours à des logiciels et des techniques d’analyse développés sur plus de deux décennies pour le télescope Hubble, qui ont ensuite été associés à la vue élargie du télescope spatial Euclid.

« Avec ces outils, nous montrons que nous pouvons repousser les limites d’Euclid, et à l’avenir, du télescope spatial Roman, à travers un large champ de vision, » a affirmé Mattia Libralato, membre de l’équipe de recherche. L’astronome projette déjà la suite de ces travaux publiés dans la revue Astronomy & Astrophysics : « Des investigations supplémentaires avec Euclid et, à l’avenir, Roman, nous permettront, espérons-le, de mieux caractériser cette caractéristique également dans d’autres amas globulaires. »

Selon la source : earth.com