Amas globulaire : qu'est-ce que c'est ?

La galaxie elliptique M87, très massive, possède environ 15.000 amas globulaires, ce qui est énorme en comparaison des quelque 160 environ connus dans la Voie lactée. © Canada France Hawaii Telescope, J.-C. Cuillandre (CFHT), Coelum 

Constitués de quelques centaines de milliers d'étoiles rassemblées dans une sphère dont le diamètre n'est que de quelque centaines d'années-lumière tout au plus, les amas globulaires sont des concentrations très denses d'étoiles de forme sphérique en orbite autour des noyaux des galaxies. Ils ont joué un rôle décisif en astronomie lorsque Harlow Shapley a entrepris, à partir de 1914, d'utiliser ceux en orbite autour de la Voie lactée pour déterminer la taille de la Galaxie et la position qu'y occupait le Soleil. Il arriva finalement au résultat escompté en 1918.  

Dans le cas de la Voie lactée, on connaît à présent 158 amas globulaires, mais il est probable qu'il en existe 10 à 20 fois plus. On sait qu'ils sont majoritairement formés d'étoiles âgées d'au moins 10 milliards d'années et ayant atteint un stade d'évolution similaire. Pauvres en métaux, c'est-à-dire, dans le jargon des astrophysiciens, en éléments plus lourds que l'hydrogène et l'hélium, ces étoiles ont dû se former en même temps et sont contemporaines des plus vieilles étoiles de la Galaxie. L'un des plus célèbres amas globulaires est celui d'Hercule (M13), vers lequel le fameux message d'Arecibo a été envoyé en 1974. 

Cette magnifique vue de l'amas globulaire Messier 55 dans la constellation du Sagittaire a été obtenue en lumière infrarouge avec le télescope VISTA dédié aux sondages de l'univers à l'Observatoire de Paranal de l'ESO au Chili. Cette grande boule composée de vieilles étoiles se situe à environ 17 000 années-lumière de la Terre. © ESO, J. Emerson, Vista, Cambridge Astronomical Survey Unit 

On connaît dans les grandes lignes les étapes de la formation des galaxies dans l'univers, mais il existe des variantes dans les détails et les observations qui montrent que bien des choses restent encore incomprises. Plusieurs scénarios plus précis sont à l'étude, notamment par des simulations numériques comme celles de MareNostrum.

Cependant, il semble clair que les amas globulaires des galaxies se sont formés très tôt dans l'histoire de l'Univers observable à partir de surdensités dans les nuages de gaz d'hydrogène et d'hélium primitifs, tout comme les premières galaxies, il y a plus de 13 milliards d'années. On peut donc penser qu'ils sont en quelque sorte des fossiles de ces temps reculés. Contrairement aux galaxies qui ont subi de multiples collisions et fusions, avec en plus une évolution chimique importante dominée par les explosions de supernovae, les amas globulaires doivent garder une mémoire bien plus lisible de la formation des galaxies.