Jeunes étoiles et vieilles galaxies : Une cohabitation inédite révélée par les nouveaux télescopes

C'est la première fois qu'on décèle ainsi des étoiles à différents stades de formation dans une galaxie aussi ancienne que celle-ci. On pensait jusqu'ici que les galaxies elliptiques ne connaissaient qu'une seule et unique période initiale de formation d'étoiles. L'action combinée des deux plus grands télescopes installés au sol et dans l'espace a permis de révéler qu'il n'en était rien.

Les galaxies elliptiques n'abritent-elles que de vieilles étoiles ?

L'un des grands défis proposés à l'astronomie moderne est de comprendre comment les galaxies - ces vastes systèmes composés d'étoiles, de gaz et de poussière - naissent et évoluent. A quelle époque la plupart des étoiles de l'UniversUnivers se sont-elles formées ? Cette formation a-t-elle eu lieu à un stade très précoce, quelques milliards d'années seulement après le Big BangBig Bang ? Un nombre important des étoiles que l'on peut actuellement observer sont-elles apparues plus récemment ?

Les collisions entre galaxies, phénomène spectaculaire susceptible de se produire à tout moment, entraînent la formation de milliers ou même de millions d'étoiles. En observant l'ensemble de l'Univers, on constate toutefois que la plupart des étoiles se trouvent dans les galaxies elliptiques dont l'apparence nous a conduit à considérer jusqu'ici qu'elles étaient, ainsi que les astresastres qui les composent, de formation ancienne.

Ces galaxies elliptiques émettent la lumièrelumière rougeâtre et diffuse que l'on associe habituellement aux étoiles âgées de plusieurs milliards d'années. Mais comment se présentent précisément les étoiles dont le mélange donne cette apparence ancienne ? Est-il possible qu'un nombre important d'étoiles beaucoup plus jeunes se "dissimulent" parmi leurs sœurs plus âgées ?

De nouvelles observations plus détaillées fournies par les grands télescopes actuels ont permis de mieux étudier cette question essentielle pour comprendre la formation de l'Univers.

Paléontologie cosmique

Une équipe d'astronomesastronomes européens et américains a entrepris d'observer les amas stellaires massifs qui se trouvent à l'intérieur ou à proximité des galaxies elliptiques proches, afin de dissocier les différents éléments du "cocktail" d'étoiles qui les composent. Ces amas stellaires, également appelés amas globulairesamas globulaires en raison de leur forme, figurent en grand nombre autour des galaxies observées et forment une sorte de squelette à l'intérieur de celles-ci. Ce squelette porteporte la trace des divers épisodes de formation d'étoiles qu'il subit. En évaluant l'âge des différents amas globulaires composant une galaxie, il devient possible de déterminer les différentes époques de formation stellaire active au sein de celle-ci.

Les astronomes peuvent ainsi, en étudiant ces traces et en déterminant l'âge des différents amas globulaires, savoir à quelle époque se sont formées nombre des étoiles composant les galaxies elliptiques. Cette démarche est identique à celle des paléontologuespaléontologues qui étudient le squelette des dinosauresdinosaures pour déterminer l'époque à laquelle ils ont vécu.

Une découverte surprenante

L'équipe a combiné les images d'un certain nombre de galaxies prises par la deuxième caméra planétaire à grand champ de Hubble avec les images obtenues dans l'infrarougeinfrarouge par l'instrument multimode ISAAC monté sur le télescope VLTVLT-Antu de 8,2 mètres de diamètre installé à l'observatoire ESOESO du Paranal (Chili). À leur grande surprise, les astronomes ont constaté qu'un grand nombre des amas globulaires figurant dans l'une de ces galaxies, NGCNGC 4365, appartenant à l'amas de la Vierge, n'étaient âgés que de quelques milliards d'années et étaient - de ce fait - beaucoup plus jeunes que la plupart des autres étoiles de la galaxie (datant de 12 milliards d'années environ).

Les chercheurs ont été en mesure d'identifier trois grandes catégories d'amas stellaires. La première est constituée d'amas anciens, composés d'étoiles pauvres en métauxmétaux. Le deuxième comprend les amas stellaires composés d'étoiles également anciennes mais riches en métaux. Le troisième enfin, observé pour la première fois, comprend les amas rassemblant des étoiles jeunes et riches en métaux.

Ces résultats ont été entièrement confirmés par les observations spectroscopiques réalisées par un autre télescope géanttélescope géant, le télescope KeckKeck de Hawaï, équipé d'un miroirmiroir de 10 mètres de diamètre.

"Le fait que deux programmes à financement européen - le VLT et Hubble - aient permis, par leur action conjointe, d'obtenir un tel résultat scientifique, représente pour nous une grande satisfaction. Les synergiessynergies entre les télescopes terrestres et spatiaux les plus avancés s'avèrent une nouvelle fois très fructueuse, ce qui ouvre la voie à de nouvelles découvertes qu'il serait impossible d'obtenir autrement." a déclaré M. Piero Benvenuti, responsable scientifique ESAESA du télescope spatial Hubbletélescope spatial Hubble.

La découverte de ces jeunes amas globulaires au sein de vieilles galaxies est une véritable surprise dans la mesure où l'on pensait jusqu'ici que toutes les étoiles composant les galaxies elliptiques géantes étaient apparues très tôt dans l'histoire de l'Univers. On sait désormais que certaines galaxies dissimulent leur vraie nature et que nombre des étoiles qui les composent sont nées à une période beaucoup plus récente qu'on ne l'imaginait.