Les astronomes utilisant le très grand télescope d’ESO pensent qu’ils ont trouvé une solution au «décalage cosmologique du lithium». Les chercheurs ont découvert que ces étoiles ont la bonne quantité de lithium, il est simplement mélangé aux étoiles, tombant hors de vue de nos télescopes. Pourquoi ce mélange se produit est toujours un mystère.
En analysant un ensemble d'étoiles dans un amas globulaire avec le très grand télescope de l'ESO, les astronomes ont peut-être trouvé la solution à une énigme cosmologique et stellaire critique. Jusqu'à présent, une question embarrassante était de savoir pourquoi l'abondance de lithium produite dans le Big Bang était un facteur 2 à 3 fois supérieur à la valeur mesurée dans l'atmosphère des vieilles étoiles. La réponse, disent les chercheurs, réside dans le fait que l'abondance des éléments mesurés dans l'atmosphère d'une étoile diminue avec le temps.
"De telles tendances sont prédites par des modèles qui prennent en compte la diffusion d'éléments dans une étoile", a déclaré Andreas Korn, auteur principal du rapport faisant état des résultats dans le numéro de cette semaine de la revue Nature [1,2]. «Mais une confirmation observationnelle faisait défaut. C'est jusqu'à maintenant. "
Le lithium est l'un des rares éléments à avoir été produit lors du Big Bang. Une fois que les astronomes connaissent la quantité de matière ordinaire présente dans l'Univers [3], il est assez simple de calculer la quantité de lithium créée dans l'Univers primitif. Le lithium peut également être mesuré dans les étoiles les plus anciennes et pauvres en métaux, qui se sont formées à partir d'une matière similaire à la matière primordiale. Mais la valeur cosmologiquement prédite est trop élevée pour se concilier avec les mesures effectuées dans les étoiles. Quelque chose ne va pas, mais quoi?
Les processus diffusifs altérant les abondances relatives des éléments dans les étoiles sont bien connus pour jouer un rôle dans certaines classes d'étoiles. Sous la force de la gravité, les éléments lourds auront tendance à couler hors de la visibilité de l'étoile au cours de milliards d'années.
"Les effets de la diffusion devraient être plus prononcés chez les vieilles étoiles très pauvres en métaux", a déclaré Korn. "Compte tenu de leur plus grand âge, la diffusion a eu plus de temps pour produire des effets importants que dans les étoiles plus jeunes comme le Soleil."
Les astronomes ont ainsi mis en place une campagne d'observation pour tester ces prédictions du modèle, étudiant une variété d'étoiles à différents stades d'évolution dans l'amas globulaire pauvre en métaux NGC 6397. Les amas globulaires [4] sont des laboratoires utiles à cet égard, comme toutes les étoiles ils contiennent ont un âge et une composition chimique initiale identiques. Les effets de diffusion devraient varier selon le stade évolutif. Par conséquent, les tendances de l'abondance atmosphérique mesurée avec le stade évolutif sont une signature de la diffusion.
Dix-huit étoiles ont été observées pendant 2 à 12 heures avec le spectrographe multi-objets FLAMES-UVES sur le Very Large Telescope de l’ESO. Le spectrographe FLAMES est idéalement adapté car il permet aux astronomes d'obtenir des spectres de nombreuses étoiles à la fois. Même dans un amas globulaire proche comme NGC 6397, les étoiles non évoluées sont très faibles et nécessitent des temps d'exposition assez longs.
Les observations montrent clairement des tendances d'abondance systématiques le long de la séquence évolutive du NGC 6397, comme le prédisent les modèles de diffusion avec un mélange supplémentaire. Ainsi, les abondances mesurées dans l'atmosphère des vieilles étoiles ne sont pas à proprement parler représentatives du gaz à partir duquel les étoiles se sont formées.
"Une fois cet effet corrigé, l'abondance de lithium mesurée dans les vieilles étoiles non évoluées est en accord avec la valeur cosmologiquement prédite", a déclaré Korn. "L'écart cosmologique de lithium est ainsi largement supprimé."
"Le ballon est désormais dans le camp des théoriciens", a-t-il ajouté. «Ils doivent identifier le mécanisme physique qui est à l'origine du mélange supplémentaire.»
Remarques
[1]: «Une solution stellaire probable à la discordance cosmologique du lithium», par A.J. Korn et al.
[2]: L'équipe est composée d'Andreas Korn, Paul Barklem, Remo Collet, Nikolai Piskunov et Bengt Gustafsson (Université d'Uppsala, Suède), Frank Grundahl (Université d'Aarhus, Danemark), Olivier Richard (Université Montpellier II, France ) et Lyudmila Mashonkina (Académie russe des sciences, Russie).
[3]: Des mesures de haute précision de la teneur en matière de l'Univers ont été effectuées ces dernières années en étudiant le fond cosmique des micro-ondes.
[4]: Les amas globulaires sont de grands agrégats d'étoiles; plus de 100 sont connus dans notre galaxie, la Voie lactée. Les plus grands contiennent des millions d'étoiles. Ce sont quelques-uns des objets les plus anciens observés dans l'Univers et ont probablement été formés à peu près au même moment que la Galaxie de la Voie lactée, quelques centaines de millions d'années après le Big Bang.
Source d'origine: communiqué de presse de l'ESO
