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L'étoile HD 140283, plus vieille que l'univers observable ?

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L'étoile HD 140283, qui fonce à travers le disque de la Voie lactée, semblait âgée de 16 milliards d'années après une première estimation en 2000. Les dernières mesures réalisées avec Hubble ramènent cet âge à 14,5 milliards d'années. En raison des incertitudes qui subsistent, cette étoile pourrait donc bien être plus jeune que l'univers déduit des observations du rayonnement fossile.

Cette image a été prise à l’Anglo-Australian Observatory (AAO) avec un filtre bleu. Elle est extraite du Digitized Sky Survey (DSS, traduisible par « relevé du ciel numérisé »), une version électronique de plusieurs atlas photographiques du ciel. Le DSS ne doit pas être confondu avec le Sloan Digital Sky Survey (SDSS). L'image montre HD 140283, la plus vieille étoile connue actuellement et qui est située à seulement 190,1 années-lumière de la Terre. © Digitized Sky Survey (DSS), STScI/AURA, Palomar/Caltech, UKSTU/AAO

Voilà que l'on reparle de l'étoile HD 140283, connue des astronomes depuis plus d'un siècle en raison de la rapidité de son mouvement dans la Voie lactée. Elle se déplace tellement vite sur la voûte céleste qu'en 1.500 ans, elle parcoure la taille angulaire de la Lune. Située à seulement 190,1 années-lumière de la Terre dans la constellation de la Balance, elle est sur le point de se transformer en géante rouge.

Les astrophysiciens et les cosmologistes sont perplexes, car les déterminations de sa distance obtenues par la méthode de la parallaxe semblent entrer potentiellement en conflit avec l'âge de l'univers observable déterminé, par exemple, à partir des observations du rayonnement fossile par WMap. En effet, connaissant sa distance, on peut déduire sa luminosité intrinsèque de sa luminosité apparente, qui diminue bien sûr quand augmente sa distance par rapport à l'observateur.

L'étoile HD 140283 est indiquée en rouge en haut à gauche de cette image montrant la constellation de la Balance (Libra). Elle est probablement née tout au plus quelques centaines de millions d'années après le Big Bang. © A. Fujii, Z. Levay

L’âge d'HD 140283 déduit de la théorie de l'évolution stellaire

En joignant cette information à la connaissance de la température de sa surface et de la composition de son atmosphère, on peut en déduire son âge en injectant ces données dans les modèles de structures et d'évolution des étoiles.

Voilà déjà un certain temps que l'on savait qu'HD 140283 était très âgée, au moins 13,2 milliards d'années pour un cosmos observable dont l'âge est, lui, estimé à 13,77 milliards d'années. Fonçant à toute vitesse à travers le disque de la Voie lactée sur une orbite qui lui fait passer l'essentiel de son temps dans le halo de notre Galaxie, HD 140283 faisait probablement partie d'une galaxie naine capturée, mise en pièces et dévorée par la Voie lactée il y a au moins 12 milliards d'années.

Une mesure précise de parallaxe difficile

Les dernières mesures de sa distance réalisées par la méthode de la parallaxe avec Hubble continuent à lui donner un âge potentiellement supérieur à celui de l'univers observable. La mesure astrométrique confirme celle qui avait été faite avec Hipparcos, mais avec une incertitude réduite.

Toutefois, en tenant du compte du fait que l'étoile n'est pas constituée que d'hélium et d'hydrogène, mais aussi d'oxygène, on peut aboutir à des âges moins élevés que celui de l'univers observable. La présence de cet élément modifie en effet la vitesse à laquelle une étoile consomme son carburant nucléaire. Comme il est expliqué dans un article déposé sur arxiv, en tenant aussi compte d'un affinement des modèles de structure stellaire, on peut aboutir à l'estimation suivante pour l'âge d'HD 140283 : 14,46 ± 0,8 milliards d'années, à comparer avec celle de WMap pour l'âge de l'univers observable (13,77 ± 0,06 milliards d'années)

Faudra-t-il changer la loi de la gravitation ?

Le futur télescope spatial Gaia fournira des mesures astrométriques de distances encore plus précises. Et d'ici là, celles de l'abondance de l'oxygène dans HD 140283 auront progressé. Il est bien possible qu'on écarte alors tout conflit avec l'âge du cosmos observable, et que l'hypothèse d'un réel désaccord rejoigne celle de l'existence des neutrinos transluminiques.

D'un autre côté, comme on le faisait remarquer dans un précédent article, une version relativiste de Mond, si elle venait à être découverte et qu'elle se révélait pertinente pour la théorie de la gravitation, pourrait conduire à une légère augmentation de l'âge de notre univers. Ce qui est sûr, c'est que HD 140283 est bien actuellement la plus vieille étoile connue.

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