Pourquoi la mystérieuse étoile “Barbenheimer” est un casse-tête pour les scientifiques

Une étrange étoile pourtant disparue il y a 13 milliards d'années déconcerte totalement les scientifiques. Elle ne ressemble à aucune autre connue à ce jour et ne devrait même pas exister en théorie.

Depuis que les télescopes sont capables d'observer très loin dans l'univers, on voit des choses qui nous semblaient impensables il y a encore quelques années. Des planètes qui entrent en collision par exemple, ou une immense explosion inexpliquée. Cette fois-ci, les scientifiques ont repéré une étoile qui ne ressemble à rien de ce qu'ils connaissent. Cette énigme les rend d'autant plus perplexes que l'étoile en question ne devrait pas exister. Retraçons un peu son histoire.

Tout commence en 1999 avec la découverte de la géante rouge J0931 + 0038 par le Sloan Digital Sky Survey (SDSS). C'est-à-dire une étoile en fin de vie, qui “gonfle” et devient rouge à mesure que l'hydrogène contenu dans son centre est consommé et que celui proche de la périphérie brûle de manière plus intensive. À l'époque, on ne s'y intéresse pas plus que ça. Il y a quelques mois, une équipe pointe les télescopes du SDSS vers J0931 et capture son spectre lumineux. Son analyse montre que la composition chimique de l'étoile est très inhabituelle. Elle contient en effet une concentration élevée d'éléments lourds.

En théorie, cette étoile étrange ne devrait même pas exister d'après les scientifiques

Dans le détail, J0931 présente un niveau anormalement bas d'éléments légers comme le magnésium, le sodium et l'aluminium. Ils sont beaucoup plus abondants dans les autres étoiles. Son niveau d'éléments moyens (fer, nickel, zinc…) est également bien plus élevé qu'observé habituellement. Idem pour les éléments lourds de type strontium et palladium, “surabondants” d'après les chercheurs. Jennifer Johnson, co-autrice de l'étude, est perplexe : “nous voyons parfois une de ces caractéristiques à la fois, mais nous ne les avons jamais vues toutes dans la même étoile”.

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En général, les proportions observées ici sont inversées. L'hydrogène et l'hélium, qui constituent majoritairement les étoiles, fusionnent dans le cœur de l'astre pour créer des éléments plus lourds, qui eux-même s'assemblent pour en créer d'autres de plus en plus lourds. Autrement dit : pour obtenir un taux élevé d'éléments lourds, il en faut énormément de légers à l'origine. Mais ça ne semble pas être le cas de J0931.

Barbenheimer, la “mère” de l'étrange étoile, est également un mystère inexplicable

À partir de ce constat, les scientifiques font appel à l'archéologie stellaire, un ensemble de processus permettant de comprendre comment s'est formée une étoile, ici J0931. Ils trouvent alors que cette dernière est née d'une supernova, à savoir l'explosion d'une étoile supposée encore plus grande. Entre 50 et 80 fois plus massive que notre soleil. L'événement se serait produit il y a 13 milliards d'années, environ 700 millions d'années après le Big Bang.

L'étoile qui a donné naissance à J0934 est nommée Barbenheimer, en référence aux deux films sortis le même jour à l'été 2023, Barbie et Oppenheimer. Sa composition chimique est tout aussi étrange, à tel point que les scientifiques n'ont jamais vu ça avant. “Quoiqu'il se soit passé à cette époque, ça a dû être extraordinaire”, résume Alex Ji, astrophysicien à l'Université de Chicago. Les scientifiques pensent que J0931 a hérité des particularités de sa “mère” Barbenheimer. Mais là aussi, ils sont confrontés à deux problèmes.

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Le premier, c'est qu'à ce moment de l'histoire de l'univers, encore très jeune, aucune étoile n'a pu avoir le temps de créer une concentration aussi élevée d'éléments lourds. Le deuxième, c'est que pour les équipes de recherche, Barbenheimer n'aurait jamais dû exploser en supernova et donner naissance à J0931. Vu sa masse supposée, la logique voudrait plutôt que l'étoile s'effondre pour former un trou noir. On ne s'explique pas encore pourquoi cela n'a pas eu lieu.

À l'heure actuelle, les scientifiques n'ont qu'une seule manière de percer ces mystères : trouver d'autres étoiles comme Barbenheimer et J0931. Keith Hawkins, astronome à l'Université du Texas, ne résiste pas à l'analogie cinématographique. “L'univers a réalisé ce film, nous sommes juste l'équipe de tournage. Nous ne savons pas encore comment l'histoire va se terminer”.

Source : Space.com