Astronomie

Comment 'HD 140283' peut-il être plus ancien que l'univers ?

Comment 'HD 140283' peut-il être plus ancien que l'univers ?

Les scientifiques connaissent l'étoile HD 140283, surnommée officieusement l'étoile Mathusalem, pendant plus de 100 ans, car elle traverse le ciel à un rythme relativement rapide. L'étoile se déplace à environ 800 000 mph (1,3 million de km/h) et parcourt la largeur de la pleine lune dans le ciel tous les 1 500 ans environ, selon les chercheurs. Sa magnitude apparente est de 7,223.

Des recherches antérieures avaient estimé que la soi-disant « étoile Mathusalem » de la galaxie de la Voie lactée est à 16 milliards d'années. C'est un problème, puisque la plupart des chercheurs s'accordent à dire que le Big Bang qui a créé l'univers s'est produit vers il y a 13,8 milliards d'années.

Des estimations ultérieures montrent que l'étoile pourrait être aussi vieille que 14,5 milliards d'années (± 0,8 milliard d'années), ce qui est encore plus vieux que l'âge calculé de l'univers d'environ 13,8 milliards d'années. C'est un dilemme évident.

Comment une étoile peut-elle être plus vieille que l'univers lui-même ?


Ce n'est pas le cas - l'âge actuel est une estimation. L'écart provient des tentatives des astronomes pour mesurer complètement et correctement les aspects de l'étoile, en particulier sa distance. À partir de la page de la NASA :

Les nouvelles estimations de l'âge de Hubble réduisent la plage d'incertitude de mesure, de sorte que l'âge de l'étoile chevauche l'âge de l'univers - comme déterminé indépendamment par le taux d'expansion de l'espace, une analyse du bruit de fond des micro-ondes du big bang et des mesures de la désintégration radioactive.

Actuellement, si l'on tient compte de l'incertitude, le courant estimation car l'âge de l'étoile est de 14,5 +/- 0,8 milliard d'années ou entre 15,3 et 13,7 milliards d'années - la dernière extrémité de l'estimation chevauche le modèle actuel de l'âge de l'Univers - donc une façon plus correcte de décrire cet âge est que HD 140283 a au moins 13,7 milliards d'années selon cette estimation.

Un autre article basé sur cette étoile dans Nature - "L'étoile à proximité est presque aussi vieille que l'Univers", une équipe a réduit l'âge à 13,9 +/- 0,7 milliard d'années, déclarant que :

Compte tenu de cette erreur expérimentale, l'âge n'entre pas en conflit avec l'âge de l'Univers, 13,77 milliards d'années.

en affirmant de manière plus concise que

L'âge de l'étoile est donc d'au moins 13,2 milliards d'années

Il ne fait aucun doute que d'autres travaux sont en cours pour affiner davantage l'âge de l'étoile.


Des estimations ultérieures montrent que l'étoile pourrait avoir jusqu'à 14,5 milliards d'années (± 0,8 milliard d'années), ce qui est encore plus vieux que l'âge calculé de l'univers d'environ 13,8 milliards d'années, un dilemme évident.

Il n'y a pas de dilemme. Ce ± 0,8 milliard d'années est important. Soustrayez 0,8 milliard d'années de ce chiffre de 14,5 milliards d'années (révisé plus tard à 14,27 milliards d'années) et vous obtenez 13,7 milliards d'années, moins que l'âge de l'univers. Notez également que cette incertitude de 0,8 milliard d'années est l'erreur type, soit environ un écart type. Cet âge révisé de 14,27 milliards d'années rend le dilemme pratiquement inexistant. C'est plus ancien que l'âge estimé de l'univers de 0,4 à 0,5 million d'années, et ce n'est pas significatif même au niveau d'un sigma.

Les physiciens des particules utilisent généralement le niveau cinq sigma pour faire la distinction entre « presque certain » et « peut-être » (et les physiciens des particules sont réticents à publier « peut-être »). Les astronomes utilisent généralement un niveau trois sigma. Même les spécialistes des sciences sociales rechigneraient à considérer qu'un écart inférieur à un sigma est significatif.


HD 140283 et l'âge de l'univers

Je regarde une vidéo sur une étoile qui est censée être plus vieille que l'univers. HD140283 (Methusalem). Selon les 20 premières années de recherche sur l'étoile, les scientifiques pensaient que l'étoile avait un peu plus de 14 milliards d'années en fonction de la quantité d'oxygène qu'elle contient. Les scientifiques reconnaissent maintenant avoir commis plusieurs erreurs dans l'étude de l'étoile. C'est une étoile de deuxième génération avec un âge d'environ 11,5 à 12 milliards d'années.

Ma question est : comment ça a duré si longtemps ? (C'est une étoile bleue sous-géante pauvre en métal).


HD140283 ou étoile de Mathusalem : l'objet qui déconcerte les scientifiques

Dans la constellation de la Balance à environ 190 années-lumière de notre planète, réside l'un des objets les plus mystérieux de notre galaxie, l'étoile impossible qui semble être plus ancienne que l'univers lui-même.

HD 140283 se déplace à travers notre voisinage galactique à une vitesse étonnante de 800 000 mph (1,3 million de km/h) par rapport à notre système solaire avec une telle vitesse qu'il couvre la largeur de la pleine lune dans le ciel tous les 1500 ans environ.

Cette vitesse de mouvement élevée est la preuve que l'étoile ne fait que traverser notre région de l'espace, elle finira donc par retourner dans le halo de notre galaxie - la région de l'espace où résident les étoiles les plus anciennes de la Voie lactée.

Avec cette carte des étoiles, vous pouvez la trouver ©A. Fujii et Z. Levay (STScI)

C'est une absurdité, il est évident que quelqu'un s'est trompé ici, et c'est presque certainement l'âge de l'étoile Mathusalem, pas notre âge supposé de l'Univers, qui est mesuré à 13,78 + 0,037 milliard d'années. Mais voici une surprise !

En 2014, une équipe d'astronomes utilisant le télescope spatial Hubble de la NASA a affiné la distance jusqu'à HD 140283 et estimé son âge : l'étoile de Mathusalem pourrait être aussi vieille que (14,5 et plus de 0,8) milliards d'années, ce qui, à peine, fait entrer l'étoile dans le royaume d'être possible - c'est encore plus ancien que l'univers, ce qui est un dilemme pour les cosmologistes.

Nous avons découvert qu'il s'agit de la plus ancienne étoile connue avec un âge bien déterminé,

Peut-être que la cosmologie est fausse, la physique stellaire est fausse ou la distance de l'étoile est fausse. Nous avons donc entrepris d'affiner la distance.

Alors, la question est qu'avons-nous fait de mal? Eh bien, il y a encore beaucoup de choses que nous ignorons sur la formation des étoiles et leur processus de vieillissement et tout le monde est convaincu que HD 140283 n'est pas, en fait, plus ancien que l'Univers.

Mais ce dont nous sommes à peu près sûrs, l'étoile de Mathusalem est l'un des plus anciens hommes d'État de l'univers. Compte tenu de l'incertitude de 800 millions d'années, l'étoile pourrait être aussi jeune que 13,6 milliards d'années, ce qui correspond à l'âge de l'univers.

Illustration artistique de HD 140283 une étoile rouge sous-géante ©ex-astris1701 — DeviantArt

Les premières étoiles de l'univers étaient les étoiles dites de population III, des étoiles qui se seraient formées à partir des nuages ​​primordiaux "moléculaires" 100 millions d'années après le Big Bang.

Ces étoiles étaient des étoiles super-géantes - 100 à 1 000 fois plus massives que le Soleil, chaudes et brillantes, explosant en supernovae après seulement 2 millions d'années environ. Les étoiles de la population III ont produit et dispersé les premiers éléments lourds, ouvrant la voie à la formation éventuelle d'étoiles de la pop II.

Mathusalem devait appartenir à la deuxième génération d'étoiles, et son âge étant si proche de la naissance de l'Univers indique que l'espace entre la formation de la première et de la deuxième génération d'étoiles n'était que de quelques dizaines de millions d'années.

L'étoile de Mathusalem est-elle la plus vieille étoile de l'univers ?

Eh bien, nous ne savons pas, mais après six mois (2014) lorsque les médias nous ont parlé de HD 140283, le “Methusalem Star”, les scientifiques australiens ont annoncé la découverte de SMSS J03130.36-670839.3, un nom facile à saisir, une étoile à une distance de 6000 années-lumière de la Terre, avec un âge d'environ 13,6 milliards d'années, la plus vieille étoile jamais vue dans l'Univers.

Cette dernière découverte, de SMSS J031300.36-670839.3, est peut-être la plus ancienne étoile que nous connaissons dans l'univers, mais étant donné les incertitudes impliquées, peut-être que ce n'est pas le cas, personne ne le sait avec certitude.

À l'heure actuelle, HD 140283 est l'une des plus anciennes étoiles connues de l'Univers, et bien que ce ne soit pas aussi impressionnant que d'être plus vieux que l'Univers, c'est toujours un superlatif plutôt cool.


Trous noirs

Selon les théories conventionnelles, un trou noir se forme lorsqu'une étoile très massive, proche de la fin de son cycle de vie, s'effondre sur elle-même. Cependant, il y a un certain nombre de trous noirs super massifs observés, qui sont dans des décalages vers le rouge si élevés, qu'ils doivent s'être formés dans les 800 millions d'années après le Big Bang. D'une certaine manière, bien qu'ils soient incroyablement anciens, ces trous noirs peuvent également être appelés &ldquoyoung&rdquo compte tenu de leur âge précoce. En 2019, une équipe d'astronomes a annoncé la découverte de 83 trous noirs, qui se sont formés dans les 800 millions d'années du Big Bang. Ces trous noirs ont été identifiés grâce à des gaz incandescents dans les disques d'accrétion de la matière tombante. Les trous noirs ont été découverts après une enquête de cinq ans. La découverte est un défi aux théories conventionnelles de la formation des trous noirs.

Les astrophysiciens de l'Université Western pourraient avoir une solution. Selon leur explication, un grand nombre de trous noirs supermassifs se sont formés très tôt dans l'univers, et leur formation s'est soudainement arrêtée après que leur nombre ait atteint une limite particulière, en raison de la quantité de matière et d'énergie disponible. Ils ont produit un modèle qui pourrait expliquer la formation de trous noirs supermassifs, si tôt dans l'univers. L'explication propose une nouvelle façon pour les trous noirs supermassifs de se former, par un effondrement direct, par rapport aux restes qui s'effondrent d'une étoile mourante. Shantanu Basu, l'un des auteurs de l'étude, explique : « Il s'agit d'une preuve observationnelle indirecte que les trous noirs proviennent d'effondrements directs et non de vestiges stellaires. Les trous noirs supermassifs n'ont eu qu'une courte période pendant laquelle ils ont pu se développer rapidement, puis à un moment donné, à cause de tout le rayonnement dans l'univers créé par d'autres trous noirs et étoiles, leur production s'est arrêtée. C'est le scénario de l'effondrement direct.


Points forts

  1. Les astronomes observent de près une étoile située à environ 190 années-lumière de la Terre depuis plus de 100 ans maintenant et HD 140283 est également considérée comme l'une des plus anciennes étoiles connues de l'univers.
  2. En 2000, les astronomes ont essayé de dater l'étoile à l'aide du satellite Hipparcos de l'Agence spatiale européenne (ESA) et ont conclu que l'étoile avait environ 16 milliards d'années.
  3. L'âge de cette étoile est surprenant car selon l'astronome Howard Bond de la Pennsylvania State University, l'âge de l'univers est de 13,8 milliards d'années.

Les astronomes observent de près une étoile située à quelque 190 années-lumière de la Terre depuis plus de 100 ans maintenant et HD 140283 – ou Mathusalem comme cette étoile est communément appelée – est également considérée comme l'une des plus anciennes étoiles connues de l'univers.

En 2000, les astronomes ont tenté de dater l'étoile à l'aide du satellite Hipparcos de l'Agence spatiale européenne (ESA) et ont conclu que l'étoile avait environ 16 milliards d'années. L'âge de cette étoile est surprenant car selon l'astronome Howard Bond de la Pennsylvania State University, l'âge de l'univers est de 13,8 milliards d'années. Il est à noter que l'âge de l'univers est déterminé à partir des observations du fond diffus cosmologique.

Pris au pied de la lettre, l'âge estimé de Mathusalem a soulevé un problème majeur car il montre que l'étoile est plus ancienne que l'univers. C'est déroutant car il est presque impossible qu'une étoile puisse avoir plus de deux milliards d'années de plus que l'univers.

Bond et ses collègues ont analysé plus de 11 séries d'observations enregistrées par les capteurs de guidage fin du télescope spatial Hubble entre 2003 et 2011. Le télescope est utilisé pour noter les positions, les distances et la production d'énergie des étoiles.

"L'une des incertitudes avec l'âge de HD 140283 était la distance précise de l'étoile", a déclaré Bond à All About Space. "Il était important de bien faire les choses car nous pouvons mieux déterminer sa luminosité, et à partir de là son âge - plus la luminosité intrinsèque est brillante, plus l'étoile est jeune. Nous recherchions l'effet de parallaxe, ce qui signifiait que nous observions l'étoile six mois à part pour rechercher le décalage de sa position dû au mouvement orbital de la Terre, qui nous indique la distance."

"Un autre facteur important était, entre autres, la quantité d'oxygène dans l'étoile", a noté Bond.

Le rapport oxygène/fer de HD 140283 est plus élevé que prévu et comme l'oxygène était une denrée rare dans l'univers pendant quelques millions d'années, il a de nouveau montré que l'âge de Mathusalem est inférieur à celui estimé par les astronomes.

Bond et ses collègues ont dit que l'âge de HD 140283 est d'environ 14,46 milliards d'années, mais c'est encore plus que l'âge de l'univers lui-même. Bond et son équipe posaient cependant une incertitude résiduelle de 800 millions d'années, ce qui rendait l'âge de l'étoile compatible avec l'âge de l'univers.

"Comme toutes les estimations mesurées, elle est sujette à la fois à des erreurs aléatoires et systématiques", a déclaré le physicien Robert Matthews de l'Université Aston à Birmingham, au Royaume-Uni, qui n'a pas participé à l'étude. "Le chevauchement des barres d'erreur donne une indication de la probabilité d'un conflit avec les déterminations cosmologiques de l'âge", a déclaré Matthews. "En d'autres termes, l'âge le mieux supporté de l'étoile est en conflit avec celui de l'âge dérivé de l'univers [tel que déterminé par le fond diffus cosmologique], et le conflit ne peut être résolu qu'en poussant les barres d'erreur à leurs limites extrêmes ."


Comment une étoile peut-elle être plus vieille que l'univers ?

Puisque les humains ont tendance à vivre une centaine d'années tout au plus. C'est notre échelle de temps la plus confortable, mais il y a des choses bien plus anciennes que les humains, plus anciennes que la terre et peut-être même plus anciennes que l'univers lui-même. Nous parlons d'une étoile qui semble briser les lois du temps et de l'espace.

Les humains modernes ont environ deux cent mille ans, la Terre a environ quatre milliards et demi d'années et l'univers lui-même a 13,8 milliards d'années. Donner ou prendre environ 20 millions d'années puis il y a HD 140283 ou l'étoile de Mathusalem. D'une manière ou d'une autre, lorsqu'il a été étudié pour la première fois par l'astronome Howard Bond de l'université d'État de Pennsylvanie, il semblait avoir 16 milliards d'années.

Comment cela est-il possible ? rien ne pouvait exister avant l'univers lui-même.

Ils sont choqués comme tout le monde dans la société scientifique. Cependant, ils ne perdent pas espoir. Au cours des 7 années suivantes, de 2003 à 2011, ils ont enregistré 11 séries d'observations à l'aide de l'un des meilleurs capteurs de guidage du télescope spatial Hubble. Ces capteurs sont capables de prendre note des distances, des positions et même de la production d'énergie des étoiles. Hubble a pu déterminer avec plus de précision à quelle distance il se trouve, ce qui a aidé les astronomes à déterminer la luminosité intrinsèque de l'étoile, une aide précieuse pour déterminer l'âge de l'étoile.

Avec les nouvelles mesures recueillies, Howard Bond et son équipe sont en mesure d'estimer avec précision l'âge de l'étoile à 14,46 milliards d'années avec une marge d'erreur de plus ou moins 800 millions d'années. Même s'il s'agit d'un montant nettement inférieur à 16 milliards, comme indiqué précédemment. Mais encore, c'est plus que l'âge de l'univers lui-même.

Il est donc possible que Mathusalem n'enfreigne pas les lois du temps et de l'espace. Seulement si nous abaissons son âge avec la marge d'erreur. Il y a aussi une chance que l'étoile ait plus de 14,5 milliards d'années. Nous nous sommes en quelque sorte complètement trompés sur l'âge de l'univers.

Que savons-nous de HD 140283 (ou de l'étoile Mathusalem) jusqu'à présent ?

Mathusalem est une étrange star que nous connaissons. Il se distingue de tous ses homologues stellaires. Il roule très vite à plus de 1,3 million de km/h. Avec autant de vitesse, il peut couvrir la largeur de la pleine lune dans le ciel tous les 1 500 ans.

Hubble a également pu découvrir deux faits intéressants sur HD 140283. Premièrement, il réside assez loin à environ 190,1 années-lumière. Et deuxièmement, Mathusalem a un rapport oxygène/fer élevé.

Mathusalem se transforme actuellement en géante rouge. Il a une longue orbite elliptique qui finira par l'emmener loin à l'extérieur et jusqu'au bord même de la Voie lactée.

L'univers a de nouveau trouvé un moyen de nous garder humbles et de nous rappeler que peu importe à quel point nous pensons être intelligents, il y aura toujours quelque chose que nous ne comprendrons pas.


Le début le plus ancien de l'Univers, HD 140283, a 14,46 ± 0,8 milliard d'années. L'âge estimé de l'univers, actuellement 13,798 ± 0,037 milliards d'années. Comment l'étoile peut-elle être plus vieille que l'Univers lui-même ?

Si HD 140283 a 14,46 ± 0,8 milliard d'années, l'Univers ne devrait-il pas être au moins 14,46 ± 0,8 milliard d'années ? Comment une étoile, qui est censée s'être formée après le Big Bang est-il plus ancien que l'Univers ? Cela ne veut-il pas dire que l'étoile s'est formée 0,66 milliard d'années avant que le Big Bang?

Vous ignorez les ± 0,8 milliard d'années, ce qui se situe bien dans l'âge estimé de l'univers.

L'âge de l'étoile est estimé avec une incertitude de +- 0,8 milliard d'années. Étant donné que l'étoile ne pourrait pas être plus vieille que l'univers, son âge réel doit être beaucoup plus proche du côté -0,8 de l'incertitude.

L'erreur sur la mesure est de 1 écart type dans la distribution des valeurs possibles pour cette mesure. Cela signifie que nous sommes sûrs à 99,7% que l'âge de HD 140283 se situe dans la plage de 12,06 - 16,86 Gyr et nous sommes sûrs à 99,7% que l'âge de l'univers se situe dans la plage de 13,687 - 13,909 Gyr.

La probabilité que l'étoile soit en réalité plus jeune que 13,798 Gyr est de 20,4%.
La probabilité que l'univers soit en réalité plus vieux que 14,46 Gyr est de 6,8 x 10 -70 %.


La théorie du Big Bang est fausse ? Découverte d'une étoile plus ancienne que l'Univers - menace de "crise scientifique"

Lien copié

La théorie du big bang expliquée

Lorsque vous vous abonnez, nous utiliserons les informations que vous fournissez pour vous envoyer ces newsletters. Parfois, ils incluront des recommandations pour d'autres newsletters ou services connexes que nous proposons. Notre avis de confidentialité explique plus en détail comment nous utilisons vos données et vos droits. Vous pouvez vous désinscrire à tout moment.

On pense que l'Univers est apparu il y a environ 13,8 milliards d'années lorsqu'un point infinitésimal s'est étendu en une fraction de seconde seulement. La théorie du Big Bang existe depuis presque 100 ans après que le physicien belge Georges Lemaître a proposé pour la première fois en 1927 que l'expansion de l'Univers pouvait être retracée jusqu'à un seul point. Cependant, le modèle bien accepté est maintenant sous le microscope après qu'une équipe de chercheurs a découvert une étoile qui semble être plus ancienne que le cosmos.

Articles Liés

Une étoile connue sous le nom de &ldquoMethuselah star&rdquo, ou scientifiquement appelée HD 140283, est située à environ 200 années-lumière et a déconcerté les experts.

L'analyse de l'étoile a montré qu'elle contenait très peu de fer, ce qui laisserait penser qu'elle s'est formée à une période où l'élément fer n'était pas abondant dans l'Univers.

Cela a conduit à la découverte que l'étoile a 14,5 milliards d'années, soit 0,7 milliard d'années de plus que l'Univers.

Des experts se sont rencontrés lors d'une conférence en Californie en juillet pour tenter de résoudre le mystère, mais jusqu'à présent, les questions ont simplement conduit à d'autres questions et cela pourrait conduire à une "révolution scientifique".

La théorie du Big Bang est fausse ? Étoile plus ancienne que l'univers découverte - menace de "crise scientifique" (Image: GETTY)

&ldquo Methuselah star&rdquo, ou scientifiquement appelé HD 140283 (Image : NASA)

Le physicien britannique Robert Matthews a écrit pour le média basé aux Emirats Arabes Unis The National : &ldquoIt&rsquos une énigme aux proportions cosmiques : Comment l'univers peut-il contenir des étoiles plus vieilles que lui ?

&ldquoQue&rsquos l'énigme à laquelle sont actuellement confrontés les astronomes qui tentent d'établir l'âge de l'univers &mdash et sa résolution pourrait déclencher une révolution scientifique.

&ldquoLes astronomes savent maintenant qu'il contient très peu de fer &mdash, ce qui signifie qu'il doit avoir été formé avant que cet élément ne devienne commun dans l'univers.

&ldquoEt cela implique que HD 140283 doit être presque aussi vieux que l'univers lui-même.&rdquo

La plupart des estimations placent le Big Bang il y a environ 13,8 milliards d'années (Image: GETTY)

Articles Liés

Le Dr Matthews a proposé quelques explications logiques à cet écart flagrant.

La première est que l'âge supposé de l'Univers est incorrect.

Le Big Bang a été retracé à son point de départ lorsque les scientifiques ont mesuré le taux d'expansion de l'Univers.

En découvrant à quelle vitesse le cosmos s'étendait, les scientifiques ont pu essentiellement appliquer leur équation à l'envers pour tout retracer depuis le début.

"HD 140283 doit être presque aussi vieux que l'univers lui-même.&rdquo (Image : GETTY)

Avec des outils scientifiques désormais plus avancés et plus précis, il pourrait être temps de mesurer à nouveau l'expansion pour en déduire un meilleur délai.

Une autre explication possible de l'écart pourrait être liée à l'énergie noire et à la substance mystérieuse qui agit comme un contre-poids à la gravité.

Le Dr Matthews a poursuivi : &ldquoDays avant la réunion du mois dernier&rsquos, la revue Nature Astronomy a publié une estimation du taux d'expansion cosmique basée sur l'analyse des ondes gravitationnelles détectées à partir d'un tel événement en 2017.

"Le moment est peut-être venu de penser à l'impensable.&rdquo (Image: GETTY)

Tendance

&ldquoMalheureusement, il&rsquo est encore trop brutal et prêt à résoudre le paradoxe de l'étoile Mathusalem ou le mystère des deux âges cosmiques.

&ldquoLes astronomes pensent déjà que cette soi-disant énergie noire a joué un rôle critique dans le Big Bang &ndash, bien qu'ils n'aient toujours aucune idée d'où elle vient.

&ldquoMais avec un astronome de premier plan lors de la réunion du mois dernier&rsquos décrivant l'impasse actuelle comme une crise scientifique, le moment est peut-être venu de penser à l'impensable.&rdquo


Le plus grand casse-tête cosmique : les astronomes trouvent des étoiles qui semblent plus anciennes que l'univers

Dans la galaxie d'Andromède, les étoiles individuelles les plus anciennes se trouvent dans le halo de la galaxie. Pourtant, . [+] les amas globulaires et les étoiles à champ aléatoire pourraient s'avérer contenir les étoiles les plus anciennes de tout l'Univers.

NASA, ESA et T.M. Marron (STScI)

Si vous comprenez comment fonctionnent les étoiles, vous pouvez observer les propriétés physiques de l'une d'entre elles et extrapoler son âge, et savoir quand elle a dû naître. Les étoiles subissent de nombreux changements en vieillissant : leur rayon, leur luminosité et leur température évoluent tous au fur et à mesure qu'elles brûlent leur carburant. Mais la durée de vie d'une étoile, en général, ne dépend que de deux propriétés avec lesquelles elle est née : sa masse et sa métallicité, qui est la quantité d'éléments plus lourds que l'hydrogène et l'hélium présents à l'intérieur. Les étoiles les plus anciennes que nous ayons trouvées dans l'Univers sont presque vierges, où presque 100% de ce qui les compose est l'hydrogène et l'hélium laissés par le Big Bang. Ils datent de plus de 13 milliards d'années, le plus ancien ayant 14,5 milliards d'années. Et c'est un gros problème, car l'Univers lui-même n'a que 13,8 milliards d'années.

Le noyau de l'amas globulaire Omega Centauri est l'une des régions les plus peuplées d'étoiles anciennes. . [+] Alors que les étoiles ici ont plus de 12 milliards d'années, certaines étoiles sont datées de plus de 14 milliards d'années, ce qui est un problème car l'Univers lui-même n'a que 13,8 milliards d'années.

NASA/ESA et The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Vous ne pouvez pas très bien avoir une étoile plus ancienne que l'Univers lui-même qui impliquerait que l'étoile existait avant que le Big Bang ne se produise ! Pourtant, le Big Bang était à l'origine de l'Univers tel que nous le connaissons, d'où toute la matière, l'énergie, les neutrinos, les photons, l'antimatière, la matière noire et même l'énergie noire sont originaires. Tout ce qui est contenu dans notre univers observable est venu de cet événement, et tout ce que nous percevons aujourd'hui peut être retracé à cette origine dans le temps. Ainsi, l'explication la plus simple, qu'il existe des étoiles antérieures à l'Univers, doit être écartée.

En regardant en arrière, une variété de distances correspond à une variété de temps depuis le Big Bang. Pourtant, . [+] si le Big Bang s'est produit il y a 13,8 milliards d'années, alors les étoiles les plus anciennes ne doivent pas être plus vieilles que ce chiffre.

NASA, ESA et A. Feild (STScI)

Il est également possible que nous nous trompions sur l'âge de l'Univers ! La façon dont nous arrivons à ce chiffre provient de mesures de précision de l'Univers aux plus grandes échelles. En examinant toute une série de fonctionnalités, notamment :

  • Les imperfections de la densité et de la température dans le fond diffus cosmologique, hérité du Big Bang,
  • Le regroupement d'étoiles et de galaxies à l'heure actuelle et remontant à des milliards d'années-lumière,
  • Le taux d'expansion de Hubble du tissu de l'Univers,
  • L'histoire de la formation des étoiles et de l'évolution galactique,

et de nombreuses autres sources, nous sommes arrivés à une image très cohérente de l'Univers. Il est composé de 68 % d'énergie noire, 27 % de matière noire, 4,9 % de matière normale, environ 0,1 % de neutrinos et 0,01 % de rayonnement, et a environ 13,8 milliards d'années. L'incertitude sur le chiffre de l'âge est inférieure à 100 millions d'années, donc même s'il est plausible que l'Univers soit légèrement plus vieux ou plus jeune, il est extrêmement improbable d'atteindre 14,5 milliards d'années.

La mission Gaia de l'ESA a mesuré les positions et les propriétés de centaines de millions d'étoiles. [+] près du centre galactique, et trouve des preuves de certaines des plus anciennes étoiles connues de l'humanité présentes dans cet environnement.

Cela ne laisse donc qu'une seule possibilité raisonnable : peut-être que nous nous trompons sur l'âge des étoiles. Nous avons observé littéralement des centaines de millions d'étoiles en détail, tout au long des différentes étapes de leur cycle de vie. Nous savons comment les étoiles se forment et dans quelles conditions nous savons quand et comment elles enflamment la fusion nucléaire nous savons combien de temps les différentes étapes de la fusion durent et quelle est leur efficacité nous connaissons les durées de vie et comment reconnaître l'agonie des étoiles de toutes sortes masses différentes. En bref, l'astronomie est une science très robuste, en particulier lorsqu'il s'agit d'étoiles. En général, les étoiles les plus anciennes sont identifiables pour être de masse relativement faible (moins massive que notre Soleil), ayant des teneurs en métaux très faibles (éléments autres que l'hydrogène ou l'hélium), et devraient même être antérieures à la galaxie elle-même.

Une sélection de l'amas globulaire Terzan 5, lien unique avec le passé de la Voie lactée. Incroyablement vieux. [+] les étoiles peuvent être trouvées dans les amas globulaires, reliques de certains des premiers « éclats » de la formation d'étoiles à se produire dans notre voisinage de l'Univers.

Beaucoup d'entre eux se trouvent dans des amas globulaires, qui ont été confirmés pour contenir des étoiles de plus de 12 milliards ou, à de rares occasions, même 13 milliards d'années. Il y a une génération, les gens affirmaient que ces amas avaient entre 14 et 16 milliards d'années, créant des tensions dans les modèles cosmologiques acceptés, mais une meilleure compréhension de l'évolution stellaire a ramené ces chiffres à la normale. Nous avons également développé des techniques plus avancées au fur et à mesure que nos capacités d'observation se sont améliorées : en mesurant non seulement la teneur en carbone, en oxygène ou en fer de ces étoiles, mais en utilisant les abondances de désintégration radioactive de l'uranium et du thorium, en conjonction avec les éléments créés dans premières supernovae de l'Univers, nous pouvons dater directement de nombreuses étoiles individuelles.

Située à environ 4 140 années-lumière dans le halo galactique, SDSS J102915+172927 est une ancienne étoile. [+] qui ne contient que 1/20 000e des éléments lourds que possède le Soleil et devrait avoir plus de 13 milliards d'années : l'un des plus anciens de l'Univers, similaire mais encore plus pauvre en métaux que HE 1523-0901.

ESO, Digitized Sky Survey 2

En 2007, nous avons pu mesurer l'étoile HE 1523-0901, qui représente environ 80 % de la masse du Soleil, ne contient que 0,1 % du fer du Soleil et aurait 13,2 milliards d'années à partir de ses abondances en éléments radioactifs. En 2015, un ensemble de neuf étoiles près du centre de la Voie lactée s'est formé il y a 13,5 milliards d'années : à peine 300 000 000 d'années après le Big Bang et avant la formation initiale de la Voie lactée. "Ces étoiles se sont formées avant la Voie lactée et la galaxie s'est formée autour d'elles", a déclaré Louise Howes, co-découvreuse de ces anciennes reliques. En fait, l'une de ces neuf étoiles a moins de 0,001% du fer du Soleil, ce sera exactement le type d'étoile et les classes de population stellaire que le télescope spatial James Webb recherchera lors de son lancement en octobre 2018.

Il s'agit d'une image Digitized Sky Survey de la plus ancienne étoile d'âge bien déterminé de notre galaxie. . [+] L'étoile vieillissante, cataloguée comme HD 140283, se trouve à plus de 190 années-lumière. Le télescope spatial Hubble de la NASA/ESA a été utilisé pour réduire l'incertitude de mesure sur la distance de l'étoile, ce qui a permis d'affiner le calcul d'un âge plus précis de 14,5 milliards d'années (plus ou moins 800 millions d'années).

Digitized Sky Survey (DSS), STScI/AURA, Palomar/Caltech et UKSTU/AAO

Mais l'étoile la plus déroutante de toutes est HD 140283, officieusement surnommée l'étoile de Mathusalem. À seulement 190 années-lumière, nous pouvons mesurer très précisément sa luminosité, sa température de surface et sa composition, nous pouvons également voir qu'elle commence tout juste à évoluer vers la phase de sous-géante et vers une géante rouge. Ces informations combinées permettent d'obtenir une valeur bien contrainte de l'âge de l'étoile, et le résultat est pour le moins inquiétant : 14,46 milliards d'années. Pourtant, certaines des autres propriétés qu'elle affiche, comme une teneur en fer de 0,4% de celle du Soleil, suggèrent qu'elle est très ancienne, mais pas tout à fait parmi les étoiles les plus anciennes de toutes. Bien qu'il existe une incertitude sur l'âge d'environ 800 millions d'années, cela le place toujours inconfortablement tôt et laisse présager un conflit potentiel entre l'âge des étoiles et l'âge de l'Univers.

La Voie lactée, telle que nous la connaissons aujourd'hui, n'a pas beaucoup changé depuis des milliards d'années. Mais à mesure que les étoiles vieillissent, . [+] les plus massives finissent leur vie, et les moins massives commencent à évoluer en sous-géantes. Le fait que des étoiles de 0,8 masse solaire commencent à évoluer suggère quelque chose de troublant quant à l'âge de l'Univers.

Maintenant, il est toujours possible qu'il y ait quelque chose de louche dans le passé de la star que nous ne pouvons pas savoir aujourd'hui. Il est possible qu'elle soit née sous la forme d'une étoile de masse plus élevée et que quelque chose en ait enlevé les couches externes, réduisant considérablement la durée de vie de l'étoile. Il est possible que l'étoile ait absorbé du matériel plus tard dans la vie qui a modifié son contenu en éléments lourds, faussant nos perceptions aujourd'hui. Ou il est possible que nous ayons un malentendu dans la phase sous-géante de l'évolution stellaire de ces vieilles étoiles à faible métallicité. Ces inconnues (et dans certains cas, inconnaissables) sont des sources possibles d'erreurs lorsque l'on essaie de calculer l'âge des étoiles les plus anciennes.

Mais si nous avons les bons âges, il pourrait y avoir un problème. Vous ne pouvez pas avoir une étoile qui existe dans notre Univers qui soit plus ancienne que l'Univers lui-même. Soit quelque chose ne va pas avec nos estimations pour l'âge de certaines de ces étoiles, quelque chose ne va pas avec nos estimations pour l'âge de l'Univers, ou quelque chose d'autre, que nous n'envisageons même pas, est erroné.

Alors que les relevés infrarouges sont souvent utilisés pour imager des objets poussiéreux, scrutant à l'intérieur, ils sont également incroyablement . [+] utile pour mettre en évidence les propriétés des étoiles plus anciennes et plus froides. La plus ancienne étoile de la Voie lactée n'a probablement pas encore été découverte.

NASA, ESA et l'équipe Hubble SM4 ERO

Quelle que soit la résolution, il s'agit d'une situation importante et extrêmement précieuse pour un scientifique. Les étoiles elles-mêmes devraient imposer une limite inférieure à l'âge de l'Univers, l'Univers lui-même devrait être plus âgé. Que ce ne soit pas ce que nous voyons avec une certitude absolue crée une belle tension qui pourrait bien s'avérer être le présage d'une avancée scientifique extraordinaire. Que nous apprenions quelque chose de nouveau sur les étoiles et comment elles vivent, évoluent et meurent, que nous apprenions quelque chose de nouveau sur l'âge de l'Univers ou qu'il y ait un troisième facteur responsable de ce malentendu, il existe une opportunité d'améliorer notre compréhension scientifique de l'Univers. In the end, that's the greatest situation any curious individual can hope to find themselves in. What seems like an impossibility might prove to be something even more valuable: a chance to push our knowledge of how the Universe works into hitherto unknown frontiers.