Grâce au télescope infrarouge VISTA de l'ESO, l'existence de vieilles étoiles classées parmi les RR Lyrae vient d'être pour la première fois mise en évidence au coeur même de la Voie Lactée. Ce type d'étoiles coexiste bien souvent avec d'anciennes populations stellaires âgées de plus de 10 milliards d'années. Cette découverte invite à penser que la croissance du bulbe central de la Voie Lactée résulte vraisemblablement de la fusion d'amas stellaires primordiaux. Peut-être même ces étoiles constituent-elles les vestiges de l'amas stellaire le plus massif et le plus âgé de toute la Voie Lactée.
Une équipe menée par Dante Minniti (Université Andres Bello, Santiago, Chili) et Rodrigo Contreras (Université Catholique Pontificale du Chili, Santiago, Chili) a utilisé des données d'observation du télescope de sondage infrarouge VISTA acquises dans le cadre de l'enquête publique baptisée VVV (Variables dans la Voie Lactée) de l'ESO, dans le but d'étudier les régions centrales de la Voie Lactée. L'observation en lumière infrarouge, moins affectée par la poussière cosmique que la lumière visible, depuis l'Observatoire de Paranal de l'ESO, un site offrant d'excellentes conditions de visibilité, a permis à l'équipe d'obtenir la vue la plus détaillée à ce jour de cette région du ciel. Ils ont ainsi découvert l'existence insoupçonnée d'une douzaine de vieilles étoiles RR Lyrae au coeur même de la Voie Lactée.
A l'instar de nombreuses autres galaxies, notre Voie Lactée est densément peuplée en son centre - sa proximité en fait toutefois un objet d'étude privilégié. La découverte de ces étoiles de type RR Lyrae offre aux astronomes l'opportunité de trancher entre deux théories concurrentes de formation de ces bulbes.
Les étoiles RR Lyrae sont bien souvent détectées au sein d'amas globulaires de densité élevée. Ce sont des étoiles variables, et la luminosité de chacune d'elles fluctue régulièrement. Connaissant la périodicité de chaque cycle ainsi que la brillance de chaque étoile RR Lyrae, les astronomes sont en mesure de déterminer leur distance à la Terre
(1).
Malheureusement, ces excellentes étoiles chandelles-standards, capables de nous renseigner sur les distances au sein de notre Univers proche, sont fréquemment éclipsées par des étoiles plus jeunes, plus brillantes, et parfois mêmes masquées par la poussière environnante. Pour cette raison, localiser des étoiles RR Lyrae au sein des régions centrales et extrêmement peuplées de la Voie Lactée s'avéra longtemps mission impossible - jusqu'à ce que le sondage public VVV soit effectué dans le domaine infrarouge. Pour autant, la localisation des étoiles RR Lyrae parmi la multitude d'étoiles plus brillantes s'avéra ardue aux dires des membres de l'équipe.
Leur travail acharné se trouva toutefois récompensé par l'identification d'une douzaine d'étoiles RR Lyrae. Leur découverte suggère que les restes des anciens amas globulaires sont dispersés au coeur du bulbe de la Voie Lactée.
Rodrigo Contreras explique: "La découverte d'étoiles RR Lyrae au centre de la Voie Lactée n'est pas sans conséquence sur la formation des noyaux galactiques. Elle confirme l'hypothèse selon laquelle le bulbe était à l'origine constitué de quelques amas globulaires qui progressivement ont fusionné."
L'hypothèse selon laquelle la formation des bulbes galactiques résulterait de la fusion d'amas globulaires est concurrente de la théorie qui attribue ces renflements à l'accrétion rapide de gaz. La découverte de ces étoiles RR Lyrae - qui résident presque toujours au sein d'amas globulaires - plaide nettement en faveur de la constitution du bulbe à partir de processus de fusion. Par extension, les autres bulbes galactiques semblables à celui de notre Voie Lactée ont dû se former similairement.
Ces étoiles offrent des éléments de preuve à une importante théorie de l'évolution galactique. Vraisemblablement âgées de plus de 10 milliards d'années, elles constituent en outre les seules survivantes, peu brillantes mais bien réelles, de l'amas stellaire probablement le plus âgé et le plus massif de la Voie Lactée.
Notes
(1) A l'instar d'autres variables régulières telles les Céphéides, les étoiles RR Lyrae sont caractérisées par une étroite relation entre la rapidité de leurs variations de brillance et leur luminosité apparente. Une périodicité plus longue caractérise les étoiles plus brillantes. Cette relation période-luminosité permet de déterminer la distance d'une étoile, connaissant sa périodicité et sa luminosité apparente.