Ce n’est pas tous les jours qu’une nouvelle méthode de mesure est mise au point en astronomie et il est encore plus rare que cette méthode ait le potentiel de se retrouver dans le livre de base dans le domaine. Pourtant, c’est le tout de force que semble réussir la gyrochronologie, une nouvelle technique décrite par Sydney Barnes dans un article qui vient d’être publié

L’objectif de cette méthode est de mesure l’âge d’étoile individuelle. En effet, les astronomes savent estimer l’âge d’une population d’étoiles en étudiant les caractéristiques d’un diagramme Hertzprung-Russel (couleur-magnitude). Dans ce type de diagramme, on observe la distribution des étoiles en fonction de leur couleur et de leur luminosité. Chaque âge d’une population d’étoile correspond à une forme caractéristique. La physique en arrière du phénomène est facile à comprendre : plus une étoile est massive moins elle vie longtemps. Les diagrammes H-R sont un moyen détourné de déterminer quelle est l’étoile la plus massive dans une population à ne pas avoir quitté la séquence principale (c'est-à-dire ne pas avoir épuisé son carburant). En comparant avec des modèles théoriques, on peut ainsi calculer un âge.

Cependant, cette méthode nécessite la présence d’un échantillon considérable d’étoile du même âge. Cela ne pose pas de problème avec les amas d’étoiles, mais c’est pratiquement impossible pour les étoiles isolées comme celles qui entourent le Soleil. À moins de disposer d’une mesure très précise de la distance d’une étoile, cette méthode ne permet guère d’estimer l’âge d’une étoile isolée, car sa luminosité varie très peu alors qu’elle est sur la séquence principale. Dans le cas du Soleil, cette variation est de l’ordre de 1% par 100 millions d’années. Or, on ne connaît la distance à mieux de 10% d’erreur que pour 20 000 étoiles. Cette erreur en distance se traduit par 20% en luminosité, donc à une incertitude de ±2 milliards d’années pour une étoile semblable au Soleil.

Pourtant, l’âge des étoiles est un paramètre important dans toute étude de l’évolution de la Galaxie. C’est aussi un paramètre important en astrobiologie. Ainsi, le SETI Institute ne cible que des étoiles ayant au moins 3 milliards d’années d’existence, ce qui est considéré comme un minimum pour voir la vie intelligente apparaître.

Pour contourner ce problème, les astrophysiciens ont développé des méthodes alternatives comme l’intensité de la mesure de l’activité chromosphérique des étoiles qui diminue avec l’âge. Toutefois, cette méthode est très imprécise puisque son incertitude serait de 50 à 100% !

La gyrochronologie est basée sur deux propriétés connues depuis longtemps. D’une part, on sait depuis les travaux de Skumanich en 1972, que plus un amas d’étoiles est vieux et plus les étoiles tournent lentement. D’autre part, on sait depuis la fin des années 80 que la vitesse de rotation d’une étoile dépend de sa masse. La gyrochronologie combine c’est deux connaissances en une équation simple qui donne l’âge des étoiles. La précision de cette méthode est de l’ordre de 15% ce qui est considéré comme excellent. De plus, lorsque comparée à d’autres méthodes, elles donne des résultats consistants.

Il s’agit d’une découverte qui tombe à point. En effet, avec les programmes de recherche visant une surveillance continue du ciel, il deviendra facile de mesurer la rotation des étoiles, une fois combinée avec leur couleur cela donnera accès à une mesure directe de leur âge. Il sera alors possible d’avoir une vision claire de l’évolution de la galaxie étoile par étoile.