Homogénéité chimique des amas ouverts d’étoiles.

Les amas ouverts d’étoiles sont des groupes d’étoiles liées gravitationnellement et qui se sont formées à partir du même nuage moléculaire. Les étoiles membres d’un même amas partagent donc les mêmes caractéristiques, à savoir leurs âges, leurs mouvements propres ou leurs distances. En particulier, les amas ouverts ont longtemps été considérés comme étant chimiquement homogènes. Les abondances chimiques (ie : la composition chimique des étoiles) mesurées jusqu’à maintenant montraient une variation d’abondance des étoiles d’un même amas du même ordre que les incertitudes de mesures, rendant difficile la confirmation de ces théories par l’observation. Il est toutefois possible de diminuer ces incertitudes en utilisant une méthode d’analyse différentielle qui consiste à choisir une étoile de référence ayant des paramètres stellaires proches de ceux des étoiles à analyser et à comparer les abondances de chacune de ces étoiles à celles de cette référence. Grâce à cette méthode, il est possible d’analyser plus finement l’homogénéité chimique des amas ouverts.

Afin de mener cette étude, nous nous sommes concentrés sur trois amas proches, les Hyades, Praesepe et Ruprecht 147. Les Hyades et Praesepe ont pour avantage leur proximité et le grand nombre de spectres disponibles dans les archives publiques. En outre, ils ont des ages (entre 600 et 800 millions d’années) et des métallicités similaires. Ruprecht 147 a été de façon surprenante beaucoup moins étudié en dépit qu’il soit le seul amas proche âgé de plus d’un milliard d’années. Grâce au catalogue astrométrique Gaia DR2, nous disposons de nouvelles listes d’étoiles membres établies par la communauté pour chacun de ces amas. Nous avons donc pu sélectionner parmi ces amas les étoiles susceptibles de nous fournir les spectres de la meilleure qualité : des étoiles de type solaires et des géantes et nous avons rassemblés tous les spectres de ces étoiles disponibles dans des archives tout en menant nos propres observations. Ainsi, nous sommes en mesure de fournir des mesure d’abondances pour un nombre d’étoiles sans précédent dans ces trois amas et ce jusqu’à une grande distance du centre de ces amas.

 

Figure 1 : Abondances différentielles entre paires d’éléments chimiques. A gauche est représentée l’abondance différentielle du Titane en fonction de celle du Silicium pour les trois amas considérés. A droite est représentée celle du Fe en fonction de celle du Magnésium. Les différentes couleurs indiquent la température des étoiles.

Les mesures d’abondances de chacune de ces étoiles ont permis de mettre en évidence des corrélations très importantes entre des paires d’éléments chimiques (voir Figure 1). En utilisant la même méthode d’analyse sur des données synthétiques d’amas homogènes et inhomogènes, il apparaît que ces corrélations apparaissent seulement lorsque les étoiles d’un même amas présentent de légères différences dans leur composition chimique. En outre, pour chaque élément chimique considéré dans notre étude, nous avons pu mesurer son abondance moyenne et ce dans chaque amas. Il en ressort que Ruprecht 147 a une signature chimique très différente des deux autres amas les Hyades et Praesepe (Figure 2), ce qui était attendu compte tenu de leurs âges.

 

Figure 2 : Abondance différentielle moyenne de chaque élément analysés dans cette étude. Les différentes étoiles ont été divisées en trois sous groupes : les géantes de type spectral K et les naines de types spectral G et F. Les différentes couleurs permettent de différencier les trois amas étudiés.

Contact au LAB : Laia Casamiquela et Yoann Tarricq

Pour aller plus loin : Casamiquela et al., eprint arXiv:1912.08539