La composition des gaz et des minéraux dans la Voie lactée n’est pas celle attendue

Les astronomes de l’UNIGE ont observé la composition des gaz dans notre galaxie et ont montré que, contrairement aux modèles établis jusqu’à présent, ils ne sont pas mélangés de manière homogène.

Afin de mieux comprendre l’histoire et le développement Voie LactéeLes astronomes étudient la composition des gaz et des minéraux qui constituent une partie importante de notre galaxie. Trois éléments principaux se distinguent : le gaz élémentaire provenant de l’extérieur de notre galaxie, le gaz interstellaire à l’intérieur de notre galaxie – enrichi en éléments chimiques – et les poussières issues de la condensation des minéraux de ce gaz. Jusqu’à présent, les modèles théoriques ont supposé que ces trois éléments se sont mélangés de manière homogène dans toute la Voie lactée et ont atteint un niveau d’enrichissement chimique similaire à celui du Soleil, appelé minéral solaire.

Aujourd’hui, une équipe d’astronomes de l’Université de Genève (UNIGE) explique que ces gaz ne se mélangent pas autant qu’on le pensait auparavant, ce qui a un fort impact sur la compréhension actuelle de l’évolution des galaxies. En conséquence, les simulations de l’évolution de la Voie lactée doivent être modifiées. Ces résultats peuvent être lus dans la revue tempérer la nature.

Les galaxies sont constituées d’un groupe d’étoiles et consistent en une condensation de milieu intergalactique, principalement de l’hydrogène et un peu d’hélium. Ce gaz ne contient pas de métaux, contrairement au gaz des galaxies – en astronomie, tous les éléments chimiques plus lourds que l’hélium sont collectivement appelés « métaux », bien qu’il s’agisse d’atomes sous forme gazeuse.

», explique Annalisa De Cia, professeur au Département d’astronomie de la Faculté des sciences de l’UNIGE et premier auteur d’une monographie. Dans le même temps, les étoiles brûlent l’hydrogène qui les compose tout au long de leur vie et forment d’autres éléments par nucléosynthèse.

Lorsqu’une étoile en fin de vie explose, elle expulse les minéraux qu’elle a produits, tels que le fer, le zinc, le carbone et le silicium, et alimente ces éléments en gaz galactique. Ces atomes peuvent alors se condenser en poussière, en particulier dans les parties les plus froides et les plus denses de la galaxie.

Initialement, lorsque la Voie lactée s’est formée, il y a plus de 10 milliards d’années, elle ne contenait aucun minéral. Puis les étoiles ont progressivement enrichi l’environnement avec les minéraux qu’elles produisent », poursuit le chercheur. Lorsque la quantité de minéraux dans ce gaz atteint le niveau trouvé dans le Soleil, les astronomes parlent de métallicité solaire.

environnement hétérogène

Ainsi, l’environnement qui compose la Voie lactée collecte des minéraux produits par les étoiles, des particules de poussière formées à partir de ces minéraux, ainsi que des gaz provenant de l’extérieur de la galaxie qui y pénètrent régulièrement.

explique Patrick Pettijian, chercheur à l’Institut d’Astrophysique de Paris, Sorbonne Université. « Nous voulions surveiller cela en détail à l’aide d’un spectromètre ultraviolet sur Le télescope spatial Hubble. « 

La spectroscopie permet de séparer la lumière des étoiles par leurs couleurs ou fréquences individuelles, comme un prisme ou un arc-en-ciel. Dans cette lumière déclinante, les astronomes s’intéressent particulièrement aux raies d’absorption : « Lorsque nous observons une étoile, les minéraux qui composent le gaz entre l’étoile et entre nous absorbent une très petite partie de la lumière de manière caractéristique, à une certaine fréquence. , ce qui nous permet non seulement de déterminer leur présence, mais aussi de déterminer quel est le minéral A et à quel point il est abondant », poursuit-il.

Une nouvelle méthode développée pour la surveillance minérale totale

Pendant 25 heures, l’équipe de scientifiques a observé l’atmosphère de 25 étoiles à l’aide de Hubble et très grand télescope (VLT) au Chili. le problème? La poussière ne peut pas être comptée avec ces spectromètres, bien qu’elle contienne des minéraux. L’équipe d’Annalisa De Cia a donc développé une nouvelle méthode d’observation. « Il s’agit de prendre en compte la composition totale des gaz et des poussières en observant plusieurs éléments en même temps, comme le fer, le zinc, le titane, le silicium et l’oxygène », explique le chercheur genevois. « Ensuite, nous pouvons retracer la quantité de minéraux dans la poussière et l’ajouter à la quantité déjà déterminée par les observations précédentes pour obtenir le total. »

Grâce à cette double technique d’observation, les astronomes ont découvert que l’environnement de la Voie lactée n’est pas seulement hétérogène, mais que certaines des régions étudiées ne sont que jusqu’à 10 % métalliques dans le Soleil. « Cette découverte joue un rôle clé dans la conception de modèles théoriques sur la formation et l’évolution des galaxies », explique Jens-Kristian Krogager, chercheur au département d’astronomie de l’UNIGE. « A partir de maintenant, nous devrons améliorer nos simulations en augmentant la précision, afin que nous puissions inclure ces changements dans les minéraux à différents endroits de la Voie lactée. »

Ces découvertes ont un impact puissant sur notre compréhension de l’évolution des galaxies et nos connaissances en particulier. En effet, les minéraux jouent un rôle essentiel dans la formation des étoiles, de la poussière cosmique, des particules et des planètes. Nous savons maintenant que de nouvelles étoiles et planètes peuvent se former aujourd’hui à partir de gaz de compositions très différentes.

Référence : « Grandes différences métalliques dans le centre galactique interstellaire » 8 septembre 2021 Disponible ici. tempérer la nature.
DOI : 10.1038 / s41586-021-03780-0