Illustration d'artiste d'une étoile éjectée du Grand Nuage de Magellan. Crédit d'image: ESO. Cliquez pour agrandir.
Des observations avec Kueyen, l'un des télescopes de 8,2 m composant le très grand télescope ESO (VLT), ont conduit à la découverte d'une étoile massive de courte durée qui se déplace à très grande vitesse à travers le halo extérieur de la galaxie de la Voie lactée et dans l'espace intergalactique. Cette découverte pourrait fournir la preuve d’un trou noir massif inconnu au cœur du plus proche voisin de la Voie lactée, le Grand Nuage de Magellan.
L'étoile, nommée HE 0437-5439, a été découverte par l'étude du ciel Hambourg / ESO [1], un projet visant à détecter les quasars mais qui a également découvert de nombreuses étoiles bleues pâles. Des scientifiques [2] du Dr. Remeis-Sternwarte (Université d'Erlangen-Nürnberg, Allemagne) et du Center for Astrophysics Research (Université du Hertfordshire, Royaume-Uni) ont découvert ce qui est susceptible d'être une étoile de la séquence principale massive et chaude, très loin dans le halo.
Cela a été une grande surprise. Les étoiles massives n'ont une durée de vie que de quelques dizaines ou centaines de millions d'années, de courte durée pour les normes astronomiques, mais le halo n'héberge généralement pas des étoiles aussi jeunes. En fait, il contient les étoiles les plus anciennes de la Voie lactée qui ont plus de dix milliards d'années. Les étoiles massives se trouvent généralement dans ou à proximité des régions de formation d'étoiles du disque galactique telles que la célèbre nébuleuse d'Orion: HE 0437-5439 est en effet similaire aux étoiles trapèzes qui font briller la nébuleuse d'Orion.
Les données ont été obtenues avec l'ESO VLT et son spectrographe UVES haute résolution. Cela a permis de mesurer la composition chimique qui s'est avérée similaire à celle du Soleil, confirmant que HE0437-5439 est une jeune étoile. Sa masse est huit fois plus grande que celle du Soleil et l'étoile n'a que 30 millions d'années. Il est à près de 200 000 années-lumière de nous en direction de la Constellation Doradus («l'espadon»).
Encore plus excitant était le fait que les données indiquaient que l'étoile s'éloignait à une vitesse de 723 km / s, soit 2,6 millions de kilomètres par heure. HE0437-5439 se déplace si vite que l'attraction gravitationnelle de la Voie lactée est trop petite pour la maintenir liée à la Galaxie. Par conséquent, l'étoile hyper-vitesse s'échappera dans l'espace intergalactique.
Comme l'étoile se déplace si vite, elle doit être née loin de sa position actuelle et accélérée jusqu'à l'endroit où nous l'observons aujourd'hui. Qu'est-ce qui a accéléré l'étoile à une vitesse aussi élevée? Des calculs déjà effectués à la fin des années 1980 ont montré qu'un soi-disant trou noir massif (SMBH), c'est-à-dire un trou noir un million de fois plus massif que le Soleil, ou plus, pourrait fournir l'énorme accélération. Si une étoile binaire s'approche du SMBH, une étoile tombe vers le SMBH tandis que son compagnon est éjecté. Le Centre Galactique de la Voie Lactée héberge un tel trou noir d'environ 2,5 millions de masses solaires, ce qui pourrait avoir accéléré HE0437-5439.
Mais le temps de voyage nécessaire s'est avéré être plus de trois fois l'âge de l'étoile. Par conséquent, l'étoile est trop jeune pour avoir voyagé depuis le centre galactique jusqu'à son emplacement actuel. Soit l'étoile est plus vieille qu'il n'y paraît, soit elle est née et s'est accélérée ailleurs.
Un indice différent de l'origine de HE0457-5439 vient de sa position dans le ciel. HE0437-5439 est à 16 degrés du Grand Nuage de Magellan (LMC), l'une des galaxies voisines les plus proches de la Voie lactée. Cette galaxie se trouve à une distance de 156 000 années-lumière. HE0457-5439 est encore plus éloigné que le LMC et est beaucoup plus proche du LMC que de la galaxie. Les astronomes ont montré que l'étoile aurait pu atteindre sa position actuelle au cours de sa vie si elle avait été éjectée du centre du LMC. Ceci, à son tour, fournirait la preuve de l'existence d'une SMBH dans le LMC.
Une autre explication exigerait que l'étoile soit le résultat de la fusion de deux étoiles, appartenant à ce que l'on appelle la classe d'étoiles traînantes bleues, qui sont plus anciennes que les modèles d'évolution standard ne les prédisent. En effet, son âge pourrait alors être autant que la durée de vie d'une étoile à 4 masses solaires qui est plus de 6 fois la durée de vie d'une étoile à 8 masses solaires.
Les astronomes proposent deux observations supplémentaires pour distinguer les deux options. L'abondance de certains éléments dans les étoiles appartenant au LMC n'est que la moitié de celle du Soleil. Une mesure plus précise avec UVES indiquerait si l'étoile a une abondance de métal appropriée aux étoiles LMC ou non. La seconde consiste à mesurer à quel point l'étoile se déplace dans la direction transversale sur le ciel, à l'aide de mesures astrométriques.
La recherche présentée ici est détaillée dans un article qui sera publié dans Astrophysical Journal Letters.
Remarques
[1]: L'enquête sur le ciel Hambourg / ESO est un projet collaboratif du Hamburger Sternwarte et de l'ESO visant à fournir des informations spectrales pour la moitié du ciel austral à l'aide de plaques photographiques prises avec le télescope ESO-Schmidt, aujourd'hui à la retraite. Ces plaques ont été numérisées au Hamburger Sternwarte.
[2]: Les astronomes sont Heinz Edelmann (Dr. Remeis-Sternwarte de l'Université d'Erlangen-Nürnberg, Allemagne, maintenant à l'Université du Texas, Austin, USA), Ralf Napiwotzki (Center for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, UK) , Uli Heber (Dr Remeis-Sternwarte de l'Université d'Erlangen-Nürnberg, Allemagne), Norbert Christlieb et Dieter Reimers (Hamburger Sternwarte, Allemagne).
Source d'origine: communiqué de presse de l'ESO
