Communiqué de presse

Un amas d'étoiles différent de ce qu'il semble être

Des observations de Messier 54 effectuées au moyen du VLT montrent que le problème du lithium se pose également en dehors de notre galaxie

10 septembre 2014

Cette nouvelle image acquise par le télescope de sondage du VLT à l'Observatoire de Paranal de l'ESO au nord du Chili montre un vaste ensemble d'étoiles : l'amas globulaire Messier 54. Cet amas ressemble à bien d'autres. Toutefois, il renferme un secret : Messier 54 n'appartient pas à la Voie Lactée, mais à une petite galaxie satellite, la galaxie naine du Sagittaire. Cette filiation pour le moins inhabituelle a permis aux astronomes de mesurer, au moyen du Très Grand Télescope (VLT), la quantité de lithium présente au sein des étoiles situées à l'extérieur de la Voie Lactée. Cet élément s'y trouve-t-il également en quantités plus faibles que ne le prédisent les modèles ?

Autour de la Voie Lactée gravitent plus de 150 amas globulaires, sortes de sphères constituées de centaines de milliers d'étoiles âgées, dont la formation a accompagné celle de notre galaxie. L'un d'eux, ainsi que plusieurs autres également situés dans la constellation du Sagittaire (L'Archer), ont été découverts à la fin du XVIII^e siècle par le chasseur de comètes français Charles Messier. Pour cette raison, il fut baptisé Messier 54.

Plus de deux cents ans après sa découverte, Messier 54 était encore considéré comme semblable aux autres amas globulaires de la Voie Lactée. En 1994 toutefois, il apparut qu'il était en réalité affilié à une galaxie bien distincte de la nôtre – la galaxie naine du Sagittaire. Sa distance fut alors estimée à quelque 90 000 années lumière – ce qui correspond à plus de trois fois la distance séparant la Terre du centre galactique.

Les astronomes ont récemment observé Messier 54 au moyen du VLT. Objectif : tenter de résoudre l'énigme entourant le lithium, l'un des mystères de l'astronomie moderne.

Le lithium est un élément chimique léger, dont la quantité actuellement présente dans l'Univers fut majoritairement créée lors du Big Bang, en même temps que l'hydrogène et l'hélium – quoiqu'en de plus faibles proportions. Les astronomes sont en mesure de déterminer précisément l'abondance théorique de lithium dans l'Univers jeune, et d'en déduire la concentration au sein des étoiles âgées. Toutefois, les résultats obtenus sont incompatibles – les étoiles contiennent environ trois fois moins de lithium qu'elles ne le devraient. En dépit de nombreuses décennies de recherche [1], le mystère demeure donc entier.

Jusqu'à présent, les mesures d'abondance de lithium se restreignaient aux seules étoiles de la Voie Lactée. Mais une équipe d'astronomes conduite par Alessio Mucciarelli (Université de Bologne, Italie), vient d'utiliser le VLT afin de mesurer la quantité de lithium présente au sein d'un échantillon d'étoiles de Messier 54. Il est apparu que les abondances étaient similaires à celles caractérisant les étoiles de la Voie Lactée. Ainsi donc, le problème du lithium n'est pas spécifique à la Voie Lactée.

Cette nouvelle image de l'amas Messier 54 a été constituée à partir des données issues du Télescope de Sondage du VLT (VST) qui équipe l'Observatoire de Paranal. Y figurent l'amas en lui-même ainsi que les très nombreuses étoiles de la Voie Lactée situées en avant-plan.

Notes

[1] Plusieurs scénari ont été envisagés en vue de résoudre l'énigme du lithium. Le premier scénario suppose que les calculs d'abondance de lithium créé lors du Big Bang sont erronés – des tests effectués très récemment tendent toutefois à infirmer cette hypothèse. Le second scénario envisage la possibilité que le lithium ait été, d'une manière ou d'une autre, détruit au sein des toutes premières étoiles, avant même la formation de la Voie Lactée. Enfin, le troisième scénario repose sur l'hypothèse selon laquelle un processus interne aux étoiles aurait progressivement détruit le lithium au cours de leur existence.

Plus d'informations

Ce travail de recherche a fait l'objet d'un article intitulé “The cosmological Lithium problem outside the Galaxy: the Sagittarius globular cluster M54”, par A. Mucciarelli et al., à paraître au sein de la revue Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (Oxford University Press).

L'équipe est constituée de : A. Mucciarelli (Université de Bologne, Italie), M. Salaris (Université John Moores de Liverpool, Liverpool, Royaume-Uni), P. Bonifacio (Observatoire de Paris, France), L. Monaco (ESO, Santiago, Chili) et S. Villanova (Université de Conception, Conception, Chili).

L'ESO est la première organisation intergouvernementale pour l'astronomie en Europe et l'observatoire astronomique le plus productif au monde. L'ESO est soutenu par 15 pays : l'Allemagne, l'Autriche, la Belgique, le Brésil, le Danemark, l'Espagne, la Finlande, la France, l'Italie, les Pays-Bas, le Portugal, la République Tchèque, le Royaume-Uni, la Suède et la Suisse. L'ESO conduit d'ambitieux programmes pour la conception, la construction et la gestion de puissants équipements pour l'astronomie au sol qui permettent aux astronomes de faire d'importantes découvertes scientifiques. L'ESO joue également un rôle de leader dans la promotion et l'organisation de la coopération dans le domaine de la recherche en astronomie. L'ESO gère trois sites d'observation uniques, de classe internationale, au Chili : La Silla, Paranal et Chajnantor. À Paranal, l'ESO exploite le VLT « Very Large Telescope », l'observatoire astronomique observant dans le visible le plus avancé au monde et deux télescopes dédiés aux grands sondages. VISTA fonctionne dans l'infrarouge. C'est le plus grand télescope pour les grands sondages. Et, le VLT Survey Telescope (VST) est le plus grand télescope conçu exclusivement pour sonder le ciel dans la lumière visible. L'ESO est le partenaire européen d'ALMA, un télescope astronomique révolutionnaire. ALMA est le plus grand projet astronomique en cours de réalisation. L'ESO est actuellement en train de programmer la réalisation d'un télescope européen géant (E-ELT pour European Extremely Large Telescope) de la classe des 39 mètres qui observera dans le visible et le proche infrarouge. L'E-ELT sera « l'œil le plus grand au monde tourné vers le ciel ».

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