Une règle cosmique vacille : cette découverte pourrait changer la f...

Pour de bonnes raisons, les astrophysiciens considèrent que les étoiles se forment par effondrement gravitationnel et fragmentation d'un nuage moléculaire et poussiéreux. Il se forme alors des pouponnières d'étoiles avec une population stellaire constituée d'étoiles de masses différentes, formant souvent des étoiles doubles.

C'est pour décrire ces nurseries d'étoiles que les astrophysiciens ont introduit ce qu'ils ont appelé la fonction initiale de masse (initial mass function, abrégée en IMF en anglais). Cette relation décrit la distribution des masses des étoiles pour une population d'étoiles nouvellement formées. Elle fournit donc le nombre d'étoiles de masse M par unité de masse.

L'un des pionniers des études basées sur l'IMF était le grand astrophysicien Salpeter. C'est lui qui avait donné une première estimation de la forme de l'IMF pour les étoiles plus massives que le Soleil.

Un peu comme les humains, les étoiles naissent, évoluent, travaillent et meurent un jour. Ce sont dans d'immenses régions poussiéreuses du cosmos que se condensent les matériaux qui vont donner naissance à une étoile. Mais comment tout cela fonctionne-t-il ? © Du big bang au vivant

Une fonction initiale de masse universelle ?

C'est une relation importante pour comprendre en quelles proportions les étoiles se forment dans une galaxie, mais aussi pour estimer le nombre d'étoiles d'une galaxie lorsqu'on ne peut compter correctement les moins lumineuses, en particulier parce que la galaxie est trop lointaine.

Étoiles : la diversité du monde stellaire

Contrairement aux apparences, toutes les étoiles qui piquent un beau ciel nocturne ne se ressemblent pas. Les étoiles forment une grande famille, constituée d'éléments aux caractéristiques très variables d'un cas à l'autre. Si tout cela peut sembler complexe à première vue, on peut comprendre cette diversité dans les grandes lignes à partir de quelques considérations physiques.... Lire la suite

En déterminant la population d'étoiles massives, donc très lumineuses dans une galaxie, l'IFM permet d'en déduire celle des étoiles peu massives, donc peu brillantes selon la théorie de la structure stellaire et au final, la population générale d'étoiles dans une galaxie donnée. Finalement, cela permet d'estimer la masse sous forme d'étoiles dans les galaxies.

Leur contenu en matière noire est estimé d'une autre façon, notamment en mesurant la vitesse des étoiles et des nuages de matière en fonction de la distance au centre des galaxies.

On pensait que cette fonction était plus ou moins universelle et valable pour toutes les galaxies ou presque (ainsi, en gros, pour chaque étoile dont la masse dépasse ou est égale à 20 fois celle du Soleil, il en existerait 500 dont la masse est égale ou inférieure à celle du Soleil). Mais depuis quelques années, des indices s'accumulent laissant entendre que ce serait une erreur...

Une fonction initiale de masse qui dépend de l'environnement ?

Un nouvel exemple de cette remise en cause provient notamment de chercheurs de l'Université du Missouri, comme ils l'expliquent dans un article, dont une version existe en accès libre sur arXiv.

Selon cette étude basée sur des observations de la mission Gaia (qui a cartographié près de deux milliards d'étoiles de la Voie lactée), le rapport entre les étoiles de grande et de faible masse semble au contraire dépendre de l'environnement dans lequel elles se sont formées.

Les observations de James-Webb réfutent-elles la théorie de la matière noire au profit de Mond ?

Si la récente découverte de galaxies primitives avec le télescope James-Webb se confirmait et n'était que la pointe émergée d'un iceberg, elle pourrait s'ajouter significativement au débat entre ceux qui pensent que la matière noire existe et ceux qui pensent qu'il faut au contraire modifier les lois de la gravité et de la mécanique pour décrire l'origine et le comportement des galaxies. Ce qui est sûr, c'est que la découverte de ces galaxies a été prédite à partir de la théorie Mond, l'alternative à la matière noire.... Lire la suite

En ne tenant pas compte de cet effet, on peut donc être conduit à surestimer le contenu en étoiles et donc en masse dans une galaxie donnée. C'est peut-être pour cette raison que le télescope James-Webb semble montrer des galaxies apparemment très massives il y a plus de 13 milliards d'années, des galaxies dont l'existence précoce n'est peut-être pas vraiment compatible avec le modèle cosmologique standard.

Ces galaxies pourraient simplement avoir formé leurs étoiles d'une manière différente de celle supposée jusqu'à présent, pas forcément en contradiction avec ce modèle.