Le visage de Coatlicue, l'étoile mère du Soleil, se précise...

La généalogie du Soleil dans la Voie lactée vient peut-être de se préciser. Il serait apparu au sein d’une troisième génération d’étoiles formées en moins de 20 millions d’années dans un nuage moléculaire géant voici environ 4,5 milliards d’années. La supernova ayant provoqué sa naissance résulterait de l’explosion d’une étoile massive d’au moins 30 fois la masse du Soleil, baptisée Coatlicue, la mère du Soleil dans la cosmogonie aztèque.

Au début des années 1970, des chercheurs comme Robert Clayton et Jerry Wasserburg ont analysé des inclusions riches en aluminium et en calcium (baptisées CAI pour Calcium Aluminum-rich Inclusions) découvertes dans la météorite tombée près du village d’Allende au Mexique, le 8 février 1969. Avec stupéfaction, ils ont mesuré dans ces inclusions blanchâtres des anomalies isotopiques concernant certains éléments comme l’oxygène mais surtout avec le magnésium, précisément pour les isotopes 26Mg et 24Mg. Ces anomalies ne s’expliquaient que si un Little Bang (une supernova) avait d'abord injecté dans la nébuleuse protosolaire (où s’est formée cette météorite) des éléments radioactifs à courte durée de vie (dont l’aluminium 26 se désintégrant en 26Mg), puis provoqué l’effondrement de cette nébuleuse.

On avait donc de bonnes raisons de penser que l’explosion d’une supernova était responsable de la formation du Système solaire. Les décennies qui suivirent ne firent qu’ajouter de nouveaux éléments en faveur de ce scénario mais des difficultés persistaient lorsque l’on cherchait à rendre compte plus précisément de la formation de la nébuleuse protosolaire. Il fallait faire intervenir des conditions assez particulières, rendues peu crédibles par les observations astronomiques récentes. Ainsi, la formation de telles nébuleuses se fait à une distance trop importante d’une supernova dans un nuage moléculaire pour que l’on puisse expliquer la quantité d’aluminium 26 initialement présent à l’aube de la naissance du Système solaire.

En se basant sur les abondances d’aluminium 26 ainsi que d’un autre isotope à courte période de vie (moins de 100 millions d’années dans les deux cas), le fer 60, deux chercheurs viennent de proposer un nouveau scénario pour la naissance du Système solaire. La présence de fer 60 dans la nébuleuse protosolaire a d’ailleurs laissé des traces dans les abondances d’autres isotopes mesurées aujourd’hui dans des météorites très primitives.

Le modèle de Matthieu Gounelle du laboratoire de Minéralogie et cosmochimie du Muséum (Muséum national d'histoire naturelle/CNRS) et Georges Meynet de l'Observatoire de Genève, est exposé dans un article de la revue Astronomy & Astrophysics en accès libre (http://www.aanda.org/articles/aa/pdf/2012/09/aa19031-12.pdf)

Selon le cosmochimiste et l’astrophysicien, tout aurait commencé dans un nuage moléculaire géant contenant des dizaines de milliers d’étoiles. En quelques millions d’années, des étoiles massives seraient nées puis mortes dans ce nuage en explosant en supernovae. Le taux de noyaux de fer 60 radioactifs aurait augmenté jusqu’à atteindre une valeur stationnaire du fait de l’équilibre entre production et désintégration.

Dans une région de ce nuage, une deuxième génération de quelques milliers d’étoiles aurait pris naissance, dont la formation aurait été provoquée par la compression du gaz, à la suite d’ondes de choc produites par les supernovae. L’une d’entre elles, baptisée Coatlicue – la mère du Soleil dans la cosmogonie aztèque – par les chercheurs, étant la plus massive avec environ 30 fois la masse du Soleil. Autour d’elle se serait formée une coquille de matière et d’étoiles similaire à celle que l’on observe aujourd’hui et qui porte le nom de « bulle carrée » G15.68-0.28.

La coquille entourant Coatilicue, qui contient du fer 60, aurait été enrichie en aluminium 26 pendant des millions d’années par les vents stellaires provenant de l’étoile, qui aurait fini par exploser elle-même en donnant une supernova suivant le scénario habituel du Little Bang. Quelques centaines d’étoiles à la composition chimique voisine se seraient alors formées en réponse à la propagation de l’onde de choc de l’explosion, dont notre propre Soleil.

En moins de 20 millions d’années, trois générations d’étoiles se sont donc succédé dans un nuage moléculaire géant, quelque part dans la Voie lactée, avant que n’y naisse notre Soleil et ses jumelles. Peut-on retrouver ses sœurs dans l’environnement proche de notre étoile aujourd’hui ?

Certainement pas, comme l’expliquent les deux chercheurs. Car un amas ouvert de jeunes étoiles de ce genre se dissipe en 100 millions d’années environ. Cet amas s’étant formé il y a environ 4,5 milliards d’années et notre Soleil bouclant une orbite autour du centre de la Voie lactée en quelque 200 millions d’années seulement, les sœurs du Soleil sont désormais complètement dispersées à des dizaines de milliers d’années-lumière les unes des autres.