Crédit d'image: Harvard CfA
De nouveaux calculs effectués par une paire d'astronomes de Harvard prédisent que les premières étoiles «semblables au soleil» de l'Univers étaient seules; dépourvu de planètes ou de vie. Après avoir explosé en supernovae et ensemencé l'Univers avec des matériaux plus lourds, d'autres étoiles se sont formées dans des pépinières stellaires. La prochaine génération d'étoiles était probablement de masse et de composition similaires à notre propre Soleil, mais il n'y avait pas suffisamment de minéraux pour créer des planètes rocheuses comme la Terre. Il a fallu une succession de supernovae avant qu'il n'y ait suffisamment de matériaux lourds pour que les planètes puissent se former - probablement 500 millions à 2 milliards d'années après le Big Bang.
Pour la plupart des gens, l'expression «étoile semblable au soleil» évoque les images d'une étoile jaune chaleureuse et amicale accompagnée d'une suite de planètes susceptibles de nourrir la vie. Mais les nouveaux calculs des astronomes de Harvard Volker Bromm et Abraham Loeb (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), qui ont été annoncés aujourd'hui lors de la 203e réunion de l'American Astronomical Society à Atlanta, montrent que les premières étoiles semblables au Soleil étaient des orbes solitaires se déplaçant à travers un univers sans planètes ni vie.
«La fenêtre de la vie s'est ouverte entre 500 millions et 2 milliards d'années après le Big Bang», explique Loeb. «Il y a des milliards d'années, les premières étoiles de faible masse étaient des lieux isolés. La raison de cette solitude juvénile est ancrée dans l'histoire de notre univers. »
Au début
La toute première génération d'étoiles n'était pas du tout comme notre Soleil. C'étaient des étoiles massives chauffées à blanc et de très courte durée. Brûlant pendant seulement quelques millions d'années, ils se sont effondrés et ont explosé en supernovae brillantes. Ces toutes premières étoiles ont commencé le processus d'ensemencement dans l'univers, diffusant des éléments vitaux comme le carbone et l'oxygène, qui ont servi de blocs de construction planétaires.
«Auparavant, avec Lars Hernquist et Naoki Yoshida (également au CfA), j'ai simulé ces premières explosions de supernova pour calculer leur évolution et la quantité d'éléments lourds (éléments plus lourds que l'hydrogène ou l'hélium) qu'elles ont produits», explique Bromm. "Maintenant, dans ce travail, Avi Loeb et moi avons déterminé qu'une seule supernova de première génération pourrait produire suffisamment d'éléments lourds pour permettre aux premières étoiles de type solaire de se former."
Bromm et Loeb ont montré que de nombreuses étoiles de deuxième génération avaient des tailles, des masses et donc des températures similaires à notre Soleil. Ces propriétés résultaient de l'influence du carbone et de l'oxygène sur le refroidissement lors de la formation des étoiles. Même des abondances élémentaires aussi faibles que le dix millième de celles trouvées dans le Soleil se sont avérées suffisantes pour permettre la naissance d'étoiles plus petites et de faible masse comme notre Soleil.
Pourtant, ces mêmes faibles abondances ont empêché les planètes rocheuses de se former autour de ces premières étoiles semblables au soleil en raison d'un manque de matières premières. Ce n'est que lorsque d'autres générations d'étoiles ont vécu, sont mortes et ont enrichi le milieu interstellaire avec des éléments lourds que la naissance des planètes et la vie elle-même sont devenues possibles.
«La vie est un phénomène récent», déclare Loeb sans équivoque. «Nous savons qu'il a fallu de nombreuses explosions de supernova pour fabriquer tous les éléments lourds que nous trouvons ici sur Terre, dans notre Soleil et dans notre corps.»
Des données d'observation récentes corroborent leur conclusion. Des études sur des planètes extrasolaires connues ont trouvé une forte corrélation entre la présence de planètes et l'abondance d'éléments lourds («métaux») dans leurs étoiles. Autrement dit, une étoile avec une métallicité plus élevée et des éléments plus lourds est plus susceptible de posséder des planètes. Inversement, plus la métallicité d'une étoile est faible, moins elle a de chances d'avoir des planètes.
"Nous commençons à peine à étudier le seuil de métallicité pour la formation des planètes, il est donc difficile de dire quand exactement la fenêtre de la vie s'est ouverte. Mais de toute évidence, nous avons la chance que la métallicité de la matière qui a donné naissance à notre système solaire était suffisamment élevée pour que la Terre se forme », explique Bromm. «Nous devons notre existence de manière très directe à toutes les étoiles dont la vie et la mort ont précédé la formation de notre Soleil. Et ce processus a commencé juste après le Big Bang avec les toutes premières stars. À mesure que l'univers évoluait, il s'est progressivement ensemencé avec tous les éléments lourds nécessaires à la formation des planètes et de la vie. Ainsi, l'évolution de l'univers a été un processus étape par étape qui a abouti à une étoile G-2 stable capable de soutenir la vie. Une étoile que nous appelons le Soleil. »
Source d'origine: communiqué de presse de Harvard CfA
