Les étoiles connaissent des destins variés que les astrophysiciens ont appris à décrypter mais une classe d'étoiles particulièrement complexe résiste encore et toujours aux physiciens.
Il s'agit de la phase terminale d'étoiles de 0,6 à 10 masses solaires qui, à l'observation, ne se distinguent pas des géantes rouges : les « géantes de la branche asymptotique à pulsations thermiques » (TP-AGB). Ces astres sont constitués d'un cœur inerte de carbone et d'oxygène, de deux coquilles d'hélium et d'hydrogène en fusion respectivement et d'une grande enveloppe de matière stellaire plus classique. Périodiquement, la coquille d'hélium « s'allume » de manière explosive, provoquant des pulses thermiques. Autant de processus qui rendent la tâche difficile aux modélisateurs…
Les révélations d'un spectre de très haute qualité
En particulier, la contribution des étoiles froides TP-AGB à l'émission infrarouge de leur galaxie fait débat depuis longtemps. Si elle était significative, l'estimation des âges et des masses de galaxies jeunes (~ un milliard d'années), fréquemment observées dans l'univers lointain, devrait être revue à la baisse.
Une équipe de chercheurs dirigée par l'Irfu a voulu trancher la question en étudiant des galaxies de ce type, grâce au télescope spatial James Webb dont la sensibilité dans l'infrarouge est idéale pour ces observations. Elle a sélectionné trois galaxies quiescentes (éteintes), jeunes et lointaines, issues du programme CEERS (JWST NIRSpec Cosmic Evolution Early Release Science), dont l'une, beaucoup plus lumineuse que les autres, offrait un spectre de haute qualité.
Le spectre de cette galaxie (nommée D36123) révèle des signatures explicites d'étoiles TP-AGB, riches en oxygène et en carbone, avec une contribution importante à la lumière de la galaxie – les deux autres galaxies confirmant ces observations.
Une révision aux conséquences multiples
Et de fait, les modèles de synthèse stellaire, qui intègrent une contribution des étoiles TP-AGB plus importante qu'auparavant, s'ajustent mieux aux spectres observés. Ces galaxies pourraient donc être moins massives et plus jeunes que prévu. Ces résultats ont également des implications pour la production de poussières cosmiques et l'enrichissement chimique des galaxies.
Cependant, le modèle le mieux ajusté n'explique pas toute la richesse des signatures spectrales détectées. Il reste donc à multiplier les observations pour savoir si les caractéristiques de la galaxie D36123 sont exceptionnelle ou communes.