Comme beaucoup d'autres galaxies spirales de l'Univers, la Galaxie de la Voie Lactée se compose de deux structures en forme de disque - le disque mince et le disque épais. Le disque épais, qui enveloppe le disque mince, contient environ 20% des étoiles de la Voie lactée et est considéré comme le plus ancien de la paire en raison de la composition de ses étoiles (qui ont une plus grande métallicité) et de sa nature plus gonflée.
Cependant, dans une étude récente, une équipe de 38 scientifiques dirigée par des chercheurs du Centre d'excellence australien ARC pour l'astrophysique du ciel en trois dimensions (ASTRO-3D) a utilisé des données de Kepler mission de mesurer les séismes dans le disque de la Voie lactée. À partir de cela, ils ont révisé les estimations officielles de l'âge du disque épais de la Voie lactée, dont ils concluent qu'il a environ 10 milliards d'années.
L'étude qui décrit leurs résultats - intitulée «L'enquête K2-HERMES: âge et métallicité du disque épais» - a récemment paru dans le Avis mensuels de la Royal Astronomical Society. L'équipe de recherche était dirigée par le Dr Sanjib Sharma de l'Institut d'astronomie de Sydney et du Centre d'excellence ARC pour l'astrophysique du ciel en trois dimensions (ASTRO-3D) et comprenait des membres de plusieurs universités et instituts de recherche.
Pour déterminer l'âge du disque épais, le Dr Sharma et son équipe ont utilisé une méthode connue sous le nom d'astérosismologie. Cela consiste à mesurer les oscillations d'une étoile provoquées par des tremblements d'étoiles, où les croûtes d'étoiles subissent des déplacements soudains similaires aux tremblements de terre. Ce processus permet aux chercheurs de mener une «archéologie galactique», où ils peuvent remonter dans le temps à la formation de la Voie lactée (il y a plus de 13 milliards d'années).
Comme Dennis Stello - professeur agrégé à l'Université de Nouvelle-Galles du Sud et co-auteur de l'étude - l'a expliqué, cela leur a permis de déterminer les structures internes d'une étoile:
«Les tremblements de terre génèrent des ondes sonores à l'intérieur des étoiles qui les font sonner ou vibrer. Les fréquences produites nous renseignent sur les propriétés internes des étoiles, y compris leur âge. C'est un peu comme identifier un violon comme un Stradivarius en écoutant le son qu'il produit. "
Il est important de noter que les astronomes ne sont pas en mesure de détecter les «sons» réels générés par les étoiles. Au lieu de cela, les mouvements à l'intérieur d'une étoile sont mesurés en fonction des changements de luminosité d'une étoile. Auparavant, les astronomes avaient noté que les observations effectuées par le Kepler La mission ne s’accordait pas avec les modèles de la structure de la Voie lactée - qui prédisaient que le disque épais contiendrait davantage d’étoiles de faible masse.
Jusqu'à présent, il n'était pas clair si cette divergence était due à des inexactitudes dans les modèles galactiques, ou à un problème dans les critères de sélection des étoiles. Utilisation de nouvelles données du K2 mission, Sharma et ses collègues ont constaté que c'était la première. Fondamentalement, les modèles galactiques précédents supposaient que le disque épais était peuplé d'étoiles de faible masse et de faible métallicité.
Cependant, en utilisant le K2 données de mission pour effectuer une nouvelle analyse spectroscopique, le Dr Sharma et son équipe ont déterminé que la composition chimique incorporée dans les modèles existants était incorrecte, conduisant à des estimations inexactes de leur âge. En tenant compte de cela, le Dr Sharma et son équipe ont réussi à aligner les données astérosismiques sur les prévisions des modèles galactiques. Comme l'a expliqué le Dr Sharma:
"Cette découverte éclaircit un mystère ... Les données antérieures sur la répartition par âge des étoiles dans le disque n'étaient pas en accord avec les modèles construits pour le décrire, mais personne ne savait où se trouvait l'erreur - dans les données ou les modèles. Maintenant, nous sommes presque sûrs de l'avoir trouvé. "
Depuis son lancement en 2009, les données collectées par le Kepler La mission a suggéré qu'il y avait beaucoup plus d'étoiles plus jeunes dans le disque épais que les modèles ne l'avaient prévu. Bien qu'il n'ait pas été principalement conçu pour effectuer de l'astroarchéologie, sa capacité à mesurer les changements de luminosité d'une étoile (apparemment en raison de transits planétaires) est bien adaptée pour mesurer les tremblements d'étoiles.
"Les étoiles ne sont que des instruments sphériques pleins de gaz, mais leurs vibrations sont minuscules, nous devons donc regarder très attentivement", a déclaré Sharma. "Les mesures de luminosité exquises faites par Kepler étaient idéales pour ça. Le télescope était si sensible qu'il aurait pu détecter la gradation d'un phare de voiture alors qu'une puce le traversait. »
Ces résultats montrent que même après l'échec de deux de ses roues de réaction en 2013, Kepler était encore en mesure de mener de précieuses observations dans le K2 campagne. Les résultats de cette étude sont également une forte indication du pouvoir analytique de l'astérosismologie et de sa capacité à estimer l'âge des étoiles. De nouvelles révélations sont attendues alors que les scientifiques continuent de diffuser des données obtenues par la mission avant qu'elle ne cesse ses opérations en novembre 2018.
L’analyse de ces données sera combinée avec de nouvelles informations recueillies par le Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) de la NASA - KeplerSuccesseur spirituel, qui a pris l'espace juste sept mois avant Kepler retraité. Ces informations amélioreront encore les estimations d'âge pour encore plus d'étoiles dans le disque et aideront les astronomes à en savoir plus sur la formation et l'évolution de la Voie lactée.
