Crédit d'image: Hubble
Grâce au télescope spatial Hubble, les astronomes utilisent des étoiles anciennes de la Voie lactée pour arriver à une estimation indépendante de l'âge de l'Univers. Selon cette nouvelle méthode, les astronomes ont ciblé les anciennes étoiles naines blanches qui se refroidissent à un rythme très prévisible. Ces étoiles se sont formées vers le début de l'Univers et les astronomes ont pu estimer qu'elles avaient entre 12 et 13 milliards d'années. Assez proche.
Repoussant les limites de sa puissante vision, le télescope spatial Hubble de la NASA a découvert les plus anciennes étoiles brûlées de notre galaxie de la Voie lactée. Ces «étoiles d'horlogerie» extrêmement anciennes et sombres fournissent une lecture complètement indépendante de l'âge de l'univers sans s'appuyer sur des mesures de l'expansion de l'univers.
Les anciennes étoiles naines blanches, vues par Hubble, se révèlent âgées de 12 à 13 milliards d'années. Parce que les observations antérieures de Hubble montrent que les premières étoiles se sont formées moins d'un milliard d'années après la naissance de l'univers dans le big bang, trouver les étoiles les plus anciennes met les astronomes à portée de main pour calculer l'âge absolu de l'univers.
Bien que les recherches précédentes de Hubble fixent l'âge de l'univers à 13 à 14 milliards d'années en fonction du taux d'expansion de l'espace, l'anniversaire de l'univers est une valeur tellement fondamentale et profonde que les astronomes ont longtemps cherché d'autres techniques de datation pour vérifier leur conclusions. «Cette nouvelle observation court-circuite pour arriver à la question de l'âge et offre un moyen complètement indépendant de déterminer cette valeur», explique Harvey Richer de l'Université de la Colombie-Britannique, Canada.
Les nouvelles observations de datation par âge ont été faites par Richer et ses collègues en utilisant Hubble pour partir à la recherche d'étoiles insaisissables cachées à l'intérieur d'un amas d'étoiles globulaires situé à 5600 années-lumière dans la constellation du Scorpion. Les résultats doivent être publiés dans Astrophysical Journal Letters.
Sur le plan conceptuel, la nouvelle observation de datation est aussi simple et élégante que d'estimer depuis combien de temps un feu de camp brûlait en mesurant la température des charbons fumants. Pour Hubble, les «charbons» sont des étoiles naines blanches, les restes brûlés des premières étoiles qui se sont formées dans notre galaxie.
Des sphères chaudes et denses de «cendres» de carbone laissées par le four nucléaire de l'étoile morte depuis longtemps, les naines blanches se refroidissent à un rythme prévisible? plus le nain est âgé, plus il est frais, ce qui en fait une «horloge» parfaite qui tourne depuis presque aussi longtemps que l'univers existe.
Cette approche a été reconnue comme plus fiable que la datation des étoiles les plus anciennes qui brûlent encore par fusion nucléaire, qui repose sur des modèles et des calculs complexes sur la façon dont une étoile brûle son combustible nucléaire et vieillit. Les naines blanches sont plus faciles à vieillir car elles se refroidissent simplement, mais l'astuce a toujours été de trouver les «horloges» les plus faibles et donc les plus longues.
Au fur et à mesure que les naines blanches refroidissent, elles s'affaiblissent, ce qui a obligé Hubble à prendre de nombreux instantanés de l'ancien amas d'étoiles globulaires M4. Les observations représentaient près de huit jours de temps d'exposition sur une période de 67 jours. Cela a permis à des nains encore plus faibles de devenir visibles, jusqu'à ce qu'ils soient enfin les plus cool? et le plus vieux? des nains ont été vus. Ces étoiles sont si faibles (à la 30e magnitude? Ce qui est considérablement plus faible que prévu à l'origine pour tout télescope Hubble avec les caméras d'origine), elles sont inférieures à un milliardième de la luminosité apparente des étoiles les plus faibles qui peuvent être vues à l'œil nu .
Les amas globulaires sont les premiers colons pionniers de la Voie lactée. Beaucoup ont fusionné pour construire le centre de notre galaxie et se sont formés des milliards d'années avant l'apparition du magnifique disque de moulin à vent de la Voie lactée (comme l'ont confirmé les observations de Richer). Aujourd'hui, 150 amas globulaires survivent dans le halo galactique. L'amas globulaire M4 a été sélectionné parce qu'il est le plus proche de la Terre, de sorte que les naines blanches intrinsèquement les plus faibles sont encore apparemment suffisamment brillantes pour être choisies par Hubble.
En 1928, les mesures d'Edwin Hubble sur les galaxies lui ont fait réaliser que l'univers était en expansion uniforme, ce qui signifiait que l'univers avait un âge fini qui pouvait être estimé en mathématiquement "exécutant l'expansion vers l'arrière". Edwin Hubble a d'abord estimé que l'univers n'avait que 2 milliards d'années. Les incertitudes sur le véritable taux d'expansion ont conduit à un débat animé à la fin des années 1970, avec des estimations allant de 8 à 18 milliards d'années. Les estimations de l'âge des étoiles normales les plus anciennes de la «séquence principale» étaient en contradiction avec la valeur inférieure, car les étoiles ne pouvaient pas être plus anciennes que l'univers lui-même.
En 1997, les astronomes de Hubble ont sorti cette impasse en annonçant triomphalement un âge fiable pour l'univers, calculé à partir d'une mesure très précise du taux d'expansion. L'image est rapidement devenue plus compliquée lorsque les astronomes utilisant Hubble et des observatoires terrestres ont découvert que l'univers ne se dilatait pas à un rythme constant, mais s'accélérait en raison d'une force de répulsion inconnue appelée «énergie noire». Lorsque l'énergie sombre est prise en compte dans l'histoire de l'expansion de l'univers, les astronomes arrivent à un âge de 13 à 14 milliards d'années. Cet âge est maintenant vérifié indépendamment par les âges des naines blanches «mécaniques» mesurés par Hubble.
Source d'origine: Communiqué de presse Hubble
