Communiqué de presse

Les astronomes découvrent une précieuse relique fossile de la toute jeune Voie Lactée

7 septembre 2016

L’utilisation du Très Grand Télescope de l’ESO et de divers autres télescopes a permis à une équipe internationale d’astronomes de découvrir un vestige fossilisé de la toute jeune Voie Lactée constitué d’étoiles d’âges extrêmement variés. Ce système stellaire ressemble à un amas globulaire, quoique distinct de ceux connus à ce jour. Il abrite des étoiles étonnamment semblables aux plus anciennes étoiles de la Voie Lactée, et affine notre connaissance de l’histoire de notre galaxie.

Terzan 5 se situe à quelque 19 000 années-lumière de la Terre dans la constellation du Sagittaire (L’Archer) ainsi que dans la direction du centre galactique. Depuis sa détection, voici une quarantaine d’années, il avait été classé parmi les amas globulaires. Une équipe d’astronomes menée par un italien vient de découvrir que Terzan 5 ne possède pas les caractéristiques des amas globulaires connus à ce jour.

L’équipe a analysé les données acquises par le dispositif d’optique adaptative baptisé Multi-conjugate Adaptive Optics Demonstrator [1] installé sur le Très Grand Télescope ainsi que les données issues de divers autres télescopes au sol et dans l’espace [2]. Il est ainsi clairement apparu que Terzan 5 abrite deux types d’étoiles qui diffèrent, non seulement au travers de leurs éléments constitutifs, mais également au travers de leurs âges respectifs : quelque 7 milliards d’années les séparent en effet [3].

La grande différence d’âge entre ces deux populations stellaires témoigne de la discontinuité du processus de formation stellaire au sein de Terzan 5, et donc de la survenue de deux sursauts distincts de formation stellaire. “L’existence de cette seconde génération d’étoiles suppose que l’ancêtre de Terzan 5 ait renfermé de vastes quantités de gaz et été particulièrement massif. Au moins 100 millions de masses solaires” précise Davide Massari de l’INAF, Italie et de l’Université de Groningen, Pays-Bas, co-auteur de l’étude.

Ses propriétés inhabituelles placent Terzan 5 au premier rang des fossiles vivants de la toute jeune Voie Lactée. Les théories actuelles relatives à la formation des galaxies stipulent que de vastes amas de gaz et d’étoiles ont interagi pour former le bulbe primordial de la Voie Lactée, fusionnant et se dissolvant au cours du processus.

“Nous pensons que quelques vestiges de ces amas de gaz peuvent échapper à toute perturbation majeure et demeurer noyés au sein de la galaxie”, ajoute Francesco Ferraro de l’Université de Bologne, Italie, auteur principal de cette étude. “Ces fossiles galactiques permettent aux astronomes de reconstituer une pièce importante du puzzle historique de notre Voie Lactée”.

Les propriétés de Terzan 5 sont inhabituelles pour un amas globulaire. Elles sont particulièrement semblables toutefois à celles de la population stellaire présente au sein du bulbe galactique, cette région centrale et dense de la Voie Lactée. Ces similitudes invitent à considérer Terzan 5 tel un vestige fossilisé de la formation galactique, soit l’un des premiers blocs constitutifs de la Voie Lactée.

Cette hypothèse se trouve renforcée par la masse originelle de Terzan 5 requise pour donner naissance à deux populations stellaires successives : une masse semblable à celle des vastes amas qui ont très certainement contribué à la formation du bulbe lors de l’assemblage de la galaxie voici 12 milliards d’années. Ainsi donc, Terzan 5 est parvenu à survivre aux perturbations subies des milliards d’années durant, et constitue aujourd’hui un vestige du lointain passé de la Voie Lactée.

“Certaines des propriétés de Terzan 5 ressemblent à celles qu’arborent les amas géants détectés au sein des galaxies à formation d’étoiles situées à grand redshift, ce qui invite à penser que de semblables processus d’assemblage se sont produits dans l’Univers local et dans l’Univers lointain à l’époque de la formation des galaxies”, ajoute Ferraro.

Cette importante découverte ouvre la voie à une compréhension plus fine et plus complète de l’assemblage des galaxies. “Terzan 5 pourrait constituer un lien intéressant entre l’Univers local et l’Univers lointain, le témoin survivant du processus d’assemblage du bulbe galactique”, conclut Ferraro. Ce travail de recherche offre aux astronomes une possible clé de déchiffrement du mystère de la formation galactique ainsi qu’une vue imprenable sur l’histoire mouvementée de la Voie Lactée.

Notes

[1] Le Multi-Conjugate Adaptive Optics Demonstrator (MAD) est le prototype d’un système d’optique adaptative qui vise à démontrer la faisabilité de diverses techniques de reconstruction MCAO dans le cadre du concept E-ELT et des instruments de seconde génération destinés à équiper le VLT.

[2] Les chercheurs ont également exploité les données issues de la Caméra Grand Champ 3 embarquée à bord du Télescope Spatial Hubble du consortium NASA/ESA et de la seconde génération de caméras du Télescope Keck opérant dans le proche infrarouge.

[3] Les deux populations stellaires identifiées sont respectivement âgées de 12 et 4,5 milliards d’années.

Plus d'informations

Ce travail de recherche a fait l’objet d’un article intitulé “The age of the young bulge-like population in the stellar system Terzan 5: linking the Galactic bulge to the high-z Universe”, à paraître au sein de The Astrophysical Journal.

L’équipe est composée de F. R. Ferraro (Département de Physique et d’Astronomie, Université de Bologne, Italie), D. Massari (INAF - Observatoire Astronomique de Bologne, Italie & Institut Astronomique Kapteyn, Université de Groningen, Pays-Bas), E. Dalessandro (Département de Physique et d’Astronomie, Université de Bologne, Italie; INAF - Observatoire Astronomique de Bologne, Italie), B. Lanzoni (Département de Physique et d’Astronomie, Université de Bologne, Italie), L. Origlia (INAF - Observatoire Astronomique de Bologne, Italie; Institut Astronomique Kapteyn, Université de Groningen, Pays-Bas), R. M. Rich (Département de Physique et d’Astronomie, Université de Californie, Los Angeles, Etats-Unis) et A. Mucciarelli (Département de Physique et d’Astronomie, Université de Bologne, Italie).

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Bologna, Italy
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Ce texte est une traduction du communiqué de presse de l'ESO eso1630.