L'un des meilleurs endroits pour étudier les étoiles est à l'intérieur de «grappes ouvertes», qui sont des groupes d'étoiles qui se sont formées ensemble à partir du même matériau et sont liées ensemble par la gravité.
Les grappes ouvertes agissent comme des laboratoires, montrant comment les étoiles de différentes masses et âges se comportent. Dans le même temps, certaines étoiles, connues sous le nom de «stars variables», changent régulièrement de luminosité, et leurs scintillements et légumineuses aident les scientifiques à se renseigner sur la physique à l'intérieur des étoiles et sur la galaxie plus large.
Jusqu'à présent, les astronomes ont étudié séparément les grappes et les étoiles variables, et généralement un cluster à la fois. Mais cette approche a raté la situation dans son ensemble, laissant des lacunes dans notre compréhension de la façon dont la vie des étoiles se déroule à travers la galaxie.
Maintenant, Richard I. Anderson, chef du laboratoire standard des bougies et distances de l'EPFL, et Emily Hunt à l'Institut Max Planck pour l'astronomie, ont combiné ces deux approches pour la première fois.
En utilisant les données de la mission GAIA de l'Agence spatiale européenne, ils ont cartographié près de 35 000 étoiles variables dans 1 200 clusters ouverts à travers la Voie lactée. Cette «vue sur les yeux» donne aux chercheurs une carte sans précédent de la façon dont les étoiles vivent, vieillissent et meurent dans le cadre de leurs communautés.
Les résultats sont publiés en lettre à l'éditeur dans la revue Astronomie et astrophysique.
Nouveaux modèles dans le cycle de vie stellaire
« C'est une première scientifique dans la façon dont les grands échantillons de grappes d'étoiles et d'étoiles variables sont analysés ensemble », explique Anderson. « Cela crée des synergies car les deux approches fournissent des informations complémentaires. »
L'équipe a construit sa carte en utilisant la troisième version de données de Gaia, un satellite qui mesure précisément les positions, la luminosité et les couleurs de plus d'un milliard d'étoiles. Ils se sont concentrés sur des clusters à moins de 6 500 années-lumière pour s'assurer que leurs résultats étaient fiables.
Les chercheurs ont apparié le catalogue d'étoiles variables de Gaia aux étoiles de ces grappes et ont vérifié les âges, les distances et la luminosité de chacun. En suivant où chaque type d'étoile variable apparaît dans un cluster et comment leurs nombres changent avec l'âge du cluster, l'équipe a rassemblé de nouveaux modèles dans le cycle de vie stellaire.
Les résultats montrent qu'au moins une étoiles sur cinq dans ces grappes modifie la luminosité au fil du temps. Les jeunes grappes hébergent la plus grande variété d'étoiles variables, tandis que les grappes plus âgées montrent plus d'étoiles avec des cycles lents et solaires. L'étude montre également que certains types d'étoiles variables servent de marqueurs à l'âge d'un cluster, fournissant un nouvel outil pour mesurer l'âge d'un groupe d'étoiles sans avoir à construire des modèles complexes.
L'équipe a rendu son catalogue public, partageant les positions, les types et les propriétés des 35 000 étoiles variables de ces grappes. L'étude offre également le schéma le plus propre à ce jour montrant comment différents types d'étoiles variables sont distribués à travers la carte clé que les astronomes utilisent pour suivre l'évolution stellaire (le diagramme Hertzsprung Russell).
La mission Gaia entre maintenant sa phase scientifique la plus excitante même si le satellite a récemment été désactivé. Au cours des prochaines années, les vastes archives d'observations de Gaia, qui couvrent près de 2 milliards d'étoiles, seront traitées et analysées par des scientifiques à travers l'Europe.
« Notre travail est un teaser pour ce qui va venir avec Gaia (Data Libt 4 et 5), qui révolutionnera l'étude des populations stellaires par leurs variations lumineuses », explique Anderson.
En montrant comment les étoiles variables peuvent être utilisées comme « horloges » et « marqueurs » dans une évolution stellaire, l'équipe a ouvert de nouvelles façons d'explorer l'histoire de l'univers.
« Nous sommes faits de Stardust », explique Anderson. « Comprendre la vie des étoiles et la physique qui gouvernent les étoiles est crucial pour comprendre nos origines et notre place dans le cosmos. »
