Notre soleil, comme toutes les étoiles, est principalement en hydrogène et en hélium. Ce sont de loin les éléments les plus abondants, formés dans les premiers instants de l'univers. Mais notre étoile est également riche dans d'autres éléments que les astronomes appellent les métaux: carbone, azote, fer, or, etc. Ces éléments ont été créés à travers des processus astrophysiques, tels que les supernovas et les collisions d'étoiles à neutrons.
La poussière d'étoiles mortes depuis longtemps se réunissait dans des nuages moléculaires et formait de nouvelles étoiles plus jeunes telles que le soleil, des étoiles riches en métaux. Mais il y a encore des étoiles qui ne sont pas riches en métaux. Ces étoiles extrêmement pauvres en métal, ou EMP, contiennent des indices sur l'origine des étoiles dans le cosmos.
Le modèle général des étoiles est qu'avec chaque génération successive, la quantité de métal dans une étoile augmente. Les toutes premières étoiles étaient de l'hydrogène et de l'hélium presque purs. Ils sont morts sous forme de supernovas et de nouvelles stars se sont formées à partir de leurs restes. Le plus grand de ces stars est rapidement décédé et le cycle s'est poursuivi.
On estime que le soleil est au moins une étoile de troisième génération. Pour cette raison, l'origine de sa composition chimique est difficile à tracer avec précision. Toutes sortes de processus peuvent créer des métaux. Mais les étoiles extrêmement pauvres sont différentes. Leur composition chimique est si simple que nous pouvons les traiter comme le produit d'une seule explosion de supernova. D'autres processus peuvent avoir contribué un peu, mais surtout ces étoiles sont de simples étoiles de deuxième génération.
La raison pour laquelle cela est important est qu'il ne reste plus d'étoiles de première génération dans l'univers. Sans les métaux plus lourds pour augmenter leur densité centrale, ces étoiles ancêtres devaient être des centaines de masses solaires afin de déclencher la fusion centrale. Ils ont vécu très peu de vies, et nous ne savons donc pas grand-chose à leur sujet.
Avec les EMP, nous pouvons étudier la composition des premières étoiles et mieux comprendre des choses telles que leur taille et leur vie. Mais un problème est qu'il est très difficile de distinguer une étoile métallique « extrêmement pauvre » d'une étoile de métal « une sorte de pauvre ». Vous devez rassembler les spectres haute résolution d'une étoile pour vraiment faire la différence, et cela prend du temps et des ressources. Une nouvelle étude a créé un aperçu de ce que nous savons des EMP dans la mesure où un moyen d'encourager des recherches supplémentaires.
Les résultats sont publiés sur le arxiv serveur de préimprimée.
L'une des conclusions est que dans notre galaxie, tous les EMP ne sont pas dans le halo de la Voie lactée. La plupart des étoiles à faible métal sont de vieilles naines rouges, et au fil du temps, des interactions étroites avec d'autres étoiles les feraient migrer vers le halo extérieur de la galaxie. Le fait que certains EMP restent dans le disque de la galaxie suggèrent des caractéristiques intéressantes de la dynamique galactique. Il existe même des preuves que quelques EMP sont en fait plutôt jeunes. Ainsi, les EMP pourraient renverser certains de nos modèles actuels d'évolution stellaire.
Une autre caractéristique est que les rapports de carbone, d'azote et d'oxygène dans les EMP nous permettent de localiser la masse et l'âge des étoiles de première génération. Étant donné que le rapport des éléments produits dans un noyau stellaire dépend de sa masse, la composition simple des EMP nous donne une vue claire des premières étoiles. Avec suffisamment de données, nous avons pu déterminer des choses telles que la rapidité avec laquelle elles se sont formées après le Big Bang et si les étoiles de première génération étaient communes ou rares.
Le travail va également dans des aspects plus techniques de l'évolution stellaire et comment les EMP peuvent nous aider à comprendre l'évolution à long terme des galaxies. Mais pour y parvenir, nous devrons recueillir beaucoup plus de données sur les EMP.
