Parmi les innombrables étoiles qui scintillent dans l'immensité de l'espace, certaines sont si vieilles qu'elles ont survécu à l'aube de l'univers, et d'autres sont si jeunes que même les télescopes les plus puissants de la Terre ne pourraient pas les observer. Mais est-il possible de savoir quelle star est la plus jeune et laquelle est la plus âgée ?
La plus jeune étoile de notre univers est difficile à déterminer car les étoiles naissent tout le temps, mais nous connaissons plusieurs candidats. D'autre part, les scientifiques connaissent la plus ancienne étoile connue - nommée Mathusalem - depuis des décennies.
Les étoiles naissent au plus profond de vastes nuages de poussière et de gaz appelés nébuleuses. Selon la NASA, certains amas de gaz dans la nébuleuse sont alourdis par tellement de matière que leur propre gravité les fait s'effondrer (car plus de masse signifie plus de gravité), et l'attraction gravitationnelle intense au centre du nuage qui s'effondre provoque le gaz - principalement de l'hydrogène - pour s'agglutiner dans le , qui devient une protoétoile. Ces noyaux stellaires commencent à fusionner des noyaux d'hydrogène en hélium et à émettre de l'énergie. Une étoile ne peut pas être qualifiée d'étoile tant qu'elle n'émet pas l'énergie qui la rend si incroyablement brillante.
L'astronome Ruobing Dong, professeur agrégé de physique et d'astronomie à l'Université de Victoria au Canada, a observé ces étoiles naissantes. Il a dirigé l'étude de 2022, publiée dans la revue Nature Astronomy, sur un système binaire de protoétoiles qui n'aurait qu'environ un million d'années. Dong et ses collègues ont pu déterminer l'âge approximatif de certains de ces embryons stellaires. Ils lancent souvent des crises de colère, autrement connues sous le nom de poussées d'accrétion.
"Lorsque les étoiles traversent des rafales d'accrétion, elles deviennent plus chaudes et beaucoup plus brillantes", a déclaré Dong à Live Science dans un e-mail. "La matière qui les entoure s'échauffe. La glace dans le disque protoplanétaire peut s'évaporer et certaines réactions chimiques dans le disque peuvent être déclenchées lorsque le matériau se réchauffe."
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Comme les jeunes étoiles accumulent encore de la matière, elles éjectent en conséquence d'énormes jets de gaz, ou des sorties de gaz, des deux extrémités. Cela signifie qu'ils gagnent encore en masse. Étant donné que les débits diminuent avec l'âge, la quantité de gaz éjecté aide les astronomes à estimer l'âge d'une étoile. Plus de gaz signifie que l'étoile est plus jeune.
Pendant ce temps, les estimations de l'âge de HD 140283, une étoile connue sous le nom de Mathusalem, ont été controversées. Selon des estimations préliminaires faites sur la base d'observations en 2000, selon la NASA, son âge est de 16 milliards d'années. Cela le rendrait plus vieux que l'univers, qui a environ 13,8 milliards d'années. Les astronomes ont immédiatement supposé qu'une erreur avait été commise dans le calcul de l'âge de cette étoile. Si ce n'est pas le cas, cela soulève la possibilité que l'univers ait commencé des éons plus tôt qu'on ne le pensait auparavant.
Pour aller au fond des choses, les astronomes ont utilisé le télescope spatial Hubble pour re-déterminer l'âge de Mathusalem en 2013 et ont obtenu une estimation de 14,5 milliards d'années, basée sur sa luminosité et sa distance de la Terre, qui est d'environ 190 années-lumière. Cela le rend légèrement plus ancien que l'espace, bien qu'il y ait une erreur dans l'estimation de l'âge.
Mathusalem est une étoile sous-géante qui est plus brillante que la plupart des étoiles, mais toujours pas aussi brillante que les étoiles géantes, qui sont si massives que leur taille semble anormale pour leur température et leur masse, a déclaré Bond dans un e-mail à Live Science. Les sous-géantes sont également plus rouges que les géantes. Les étoiles libèrent de l'énergie en brûlant de l'hydrogène dans leur noyau et en le transformant en hélium par fusion nucléaire. Les étoiles massives atteignent la phase sous-géante lorsqu'elles commencent à épuiser leurs réserves d'hydrogène. Au cours de cette phase de la vie d'une étoile, sa brillance, ou luminosité, devient un excellent moyen d'estimer son âge. Les étoiles sous-géantes les plus faibles sont plus anciennes.
Mathusalem a une couleur rougeâtre et s'est lentement estompé au cours de milliards d'années, bien que sa proximité relativement proche de la Terre signifie qu'il ne nous semble pas trop sombre et peut être vu avec les bonnes jumelles. Comparé à lui, le Soleil ne vit presque pas. Notre étoile a un peu moins de 5 milliards d'années et devrait vivre encore environ 5 milliards d'années avant de se refroidir et de gonfler si loin dans le système solaire qu'elle engloutit les planètes qui l'orbitent, y compris la Terre.
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