L’amas globulaire pauvre en métaux oblige les astronomes à repenser les théories | Espace

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Une équipe internationale de scientifiques a fait une découverte inhabituelle en consacrant plus de temps d’observation à l’observatoire Keck à Hawaï pour jeter un coup d’œil sur un amas globulaire massif dans la galaxie voisine, la galaxie d’Andromède. La grappe s’appelle RBC EXT8. Les observations ont révélé que c’était le plus pauvre en métal amas globulaire observé à ce jour; c’est-à-dire qu’il lui manque les éléments «plus lourds» ou plus complexes créés à l’intérieur des étoiles au cours de leur déplacement à travers leurs cycles de vie. Image via ESASky en CFHT / Astronomie.nl.

La semaine dernière (15 octobre 2020), une équipe internationale de scientifiques publié un article dans le Évalués par les pairs journal Science, annonçant la découverte des plus pauvre en métal amas d’étoiles globulaires enregistré à ce jour. Amas d’étoiles globulaires sont des amas d’étoiles géantes et symétriques trouvés dans le halos des galaxies. Et quand les astronomes parlent de «métaux», ils ne parlent pas d’un matériau dur, brillant et solide. Ils parlent de carbone, d’azote, d’oxygène, de néon, de fer et de magnésium – tous les éléments nés à l’intérieur des étoiles – à l’exception de l’hydrogène et de l’hélium, qui sont nés dans le Big Bang. L’amas globulaire pauvre en métaux nouvellement découvert traînait à la vue de tous dans M31, alias le Galaxie d’Andromède, la grande galaxie spirale à côté de notre Voie lactée. La découverte accidentelle de cet amas globulaire «anémique», comme l’appellent les astronomes, a renversé la théorie acceptée sur la formation des galaxies. Cela a également suscité des questions sur la manière et le lieu de formation des amas globulaires.

Selon la nouvelle étude, l’amas globulaire massif RBC EXT8 héberge des étoiles contenant 800 fois moins de métaux – moins d’éléments plus lourds – que ce que l’on peut trouver dans notre propre soleil. L’amas contient trois fois moins de métaux que le précédent record pour les amas globulaires.

Le RBC EXT8 était auparavant négligé ou ignoré par les scientifiques car il présente la plupart des caractéristiques attendues d’amas globulaires massifs similaires. Il pèse environ un million de fois plus que notre soleil, ce qui suggère qu’il abrite environ un million d’étoiles, et – comme ses amas frères dans la galaxie d’Andromède Halo, il est supposé s’être formé au début de l’histoire de la galaxie. En effet, les étoiles des amas globulaires sont généralement considérées comme les plus anciens habitants d’une galaxie. Malgré les caractéristiques traditionnelles, l’état pauvre en métaux de RBC EXT8 est un changement significatif par rapport aux autres amas globulaires, même ceux déjà connus pour être pauvres en métaux.

La découverte contredit la théorie scientifique sur la formation des galaxies, laissant les scientifiques remettre en question ce qu’ils appellent le plancher de métallicité, ou la plus petite quantité de métaux que l’on croit possible dans un amas globulaire.

Astronome Søren Larsen de l’Université Radboud aux Pays-Bas a dirigé l’équipe de recherche qui a découvert que le RBC EXT8 était anémique ou pauvre en métaux. Image via Institut Anton Pannekoek d’astronomie

Søren Larsen, astronome à l’Université Radboud de Nimègue, aux Pays-Bas, est l’auteur principal de la recherche. Il a dit dans un déclaration:

Notre découverte montre que des amas globulaires massifs pourraient se former dans l’univers primitif à partir de gaz avec seulement une petite «aspersion» d’éléments autres que l’hydrogène et l’hélium. Cela est surprenant car on pensait qu’un tel gaz pur était dans des blocs de construction trop petits pour former de tels amas d’étoiles massives.

Lorsqu’il parle ici de «blocs de construction», il parle de protogalaxies, parfois appelées «galaxies primitives», essentiellement un nuage de gaz dans l’espace qui est en train de former une galaxie. Larsen a déclaré à EarthSky que, dans l’immédiat, la découverte d’un amas globulaire pauvre en métaux dans la galaxie d’Andromède signifie que la théorie scientifique sur la formation des galaxies pourrait nécessiter une ou deux révisions. Il a dit:

De grandes galaxies, comme notre Voie lactée ou [the Andromeda galaxy], on pense avoir été construits à partir de protogalaxies plus petites. Il existe une relation entre les masses des protogalaxies et leurs métallités. Autrement dit, les grandes galaxies contiennent plus de métaux [elements heavier than hydrogen and helium]. Donc les étoiles les plus pauvres en métal et les amas d’étoiles [those consisting mainly of hydrogen and helium] aurait dû se former dans les plus petites protogalaxies.

Pour former un amas aussi pauvre en métaux que RBC EXT8, vous auriez besoin d’une très petite protogalaxie, trop petite pour former un amas globulaire aussi massif selon les théories actuelles sur la formation des galaxies.

Alors peut-être que quelque chose doit être révisé ou ajusté dans ces théories.

Ce que les scientifiques ont vu lors des observations à Observatoire de Keck à Hawaï, les a également amenés à revoir leur compréhension des amas globulaires. Il a dit:

Selon la personne à qui vous demandez, certains des amas globulaires les plus pauvres en métaux de la Voie lactée sont Messier 15 et ESO 280-SC06, avec environ 200 à 300 fois moins de métaux – de fer – que notre soleil. M31-EXT8 pousse maintenant cette limite à environ un tiers de ce que l’on pensait auparavant être le record bas.

Ceci est important car nous pensions avoir des explications raisonnables pour expliquer pourquoi les amas globulaires ne pouvaient pas être plus pauvres en métaux que les détenteurs de records précédents. Ces explications devront peut-être être reconsidérées; nous devons maintenant essayer de comprendre comment il est possible qu’un tel amas globulaire pauvre en métaux puisse se former.

Spectra – c’est-à-dire la lumière des étoiles divisée en ses couleurs de composants – utilisé par les scientifiques dans l’étude de RBC EXT8 pour comprendre les carences en magnésium et en fer de cet amas globulaire par rapport à un autre amas globulaire, Messier 15. Les scientifiques rapportent que dans ce graphique, le meilleur -les modèles de montage sont représentés avec des lignes noires épaisses (pour RBC EXT8) et des lignes en pointillés pour M15. Image via Larsen et coll.

Les scientifiques ont eu une troisième surprise lors des observations spectroscopiques de l’amas à l’aide de Keck Spectromètre à échelle haute résolution (HIRES) n’a pas réussi à présenter l’équilibre attendu du fer et du magnésium. La majorité de ce que les astronomes appellent le éléments alpha – le silicium, le calcium, le titane – présents étaient déficients dans l’amas jusqu’à un facteur d’environ 400, un certain nombre de Larsen a dit que l’on pouvait s’attendre sur la base des observations d’autres amas globulaires, mais le magnésium – également un élément alpha – a raconté une histoire entièrement différente.

Le magnésium est encore plus déficient dans ce groupe que le fer. Les étoiles de RBC EXT8 contiennent environ 1 600 fois moins de magnésium que le soleil. C’est assez déroutant car le magnésium appartient à une classe d’éléments – les éléments alpha – qui sont généralement moins carencés que le fer dans les amas globulaires. Il se passe quelque chose d’étrange avec le magnésium que nous ne comprenons pas très bien.

Selon un déclaration des astronomes, l’étrange voyage qui a conduit à remarquer l’amas globulaire pauvre en métaux RBC EXT8 a commencé par une heure inattendue d’observation supplémentaire sur le télescope Keck en octobre 2019. L’équipe internationale de scientifiques – opérant à distance depuis l’Université de Californie à Santa Cruz, avec Larsen sur Skype des Pays-Bas – devait observer des amas globulaires entourant plusieurs galaxies voisines. Larsen a dit que ce qui a commencé comme une courte attente pour que les objets célestes apparaissent a transformé le hasard en opportunité.

Au début de la nuit, nous avons dû attendre environ une heure avant que nos cibles principales ne s’élèvent au-dessus de l’horizon. Nous avons cherché une autre cible pour remplir cette heure et le choix s’est porté sur cet amas, RBC EXT8 dans la galaxie d’Andromède. Nous ne soupçonnions pas à l’avance qu’il y aurait quelque chose de spécial à propos de ce cluster. Nous l’avons simplement choisi parce qu’il pouvait être observé dans l’intervalle de temps dont nous disposions, et parce que c’est l’un des amas globulaires les plus brillants de la galaxie d’Andromède.

Astronome Aaron Romanowsky des observatoires de l’Université de Californie et de l’Université d’État de San José a été co-auteur de l’étude de RBC EXT8. Image via Université d’État de San José

Aaron Romanowsky des observatoires de l’Université de Californie à Santa Cruz et de l’Université d’État de San José est co-auteur de l’étude. Il a dit que des découvertes comme RBC EXT8 rappellent aux scientifiques de ne jamais négliger l’évidence, car cela pourrait contenir une surprise qui changera la science. Il a dit:

Je suis étonné que cet amas d’étoiles remarquable soit juste assis sous notre nez. C’est l’un des amas les plus brillants de la galaxie d’Andromède et connu depuis des décennies, mais personne ne l’avait vérifié en détail. Cela montre à quel point l’univers nous réserve encore bien des surprises. Cela nous rappelle également de vérifier nos hypothèses – dans ce cas, on supposait que suffisamment de grappes avaient été étudiées pour savoir à quel point elles pouvaient être anémiques.

L’Observatoire austral européen a intitulé cette image «le code-barres du soleil». C’est un très long spectre de notre soleil, coupé en petits morceaux et ensuite affiché l’un sur l’autre. Image via NOAO / AURA / NSF / CETTE.

Les spectres pris avec le spectromètre HIRES au télescope Keck ont ​​divisé la composition de RBC EXT8 en un arc-en-ciel, avec des lignes d’absorption – des régions sombres – dévoilant quels éléments, et combien d’entre eux, avaient été absorbés dans l’atmosphère des étoiles au sein de l’amas. Larsen a déclaré:

Chaque atome a son propre ensemble de lignes, une sorte d ‘«empreinte digitale», et en mesurant la quantité de lumière absorbée dans ces lignes, nous pouvons déterminer la quantité de fer, de magnésium, etc. présente dans les étoiles.

Malgré de nombreuses révélations, l’étude a présenté plus de questions que de réponses aux scientifiques, mais Larsen et l’équipe ont déclaré qu’ils étaient prêts à relever le défi. Larsen a expliqué:

Cette découverte est importante car elle nous donne un moyen de vérifier les théories de la formation des galaxies et des choses comme la relation masse-métallicité. Nous aimerions également savoir s’il existe d’autres grappes comme RBC EXT8, nous devons donc essayer de trouver comment les trouver.

Conclusion: La découverte de l’amas globulaire le plus pauvre en métaux enregistré à ce jour a obligé les scientifiques à repenser la formation des galaxies et des amas globulaires.

Source: Un amas globulaire extrêmement pauvre en métal dans la galaxie d’Andromède

Via Astronomie.nl

Via l’observatoire de Keck

Amy Oliver

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