Métallicité

En astrophysique, la métallicité d'un objet astronomique est la fraction de sa masse qui n'est pas constituée d'hydrogène ou d'hélium. La métallicité quantifie l'importance des processus nucléosynthétiques dans l'origine de la matière constituant l'objet considéré (étoile, milieu interstellaire, galaxie, quasar). L'indice de métallicité (souvent appelé simplement métallicité), [M/H] ou [Fe/H], véhicule sensiblement la même information sous une autre forme. Le nom métallicité vient du fait qu'en astrophysique on qualifie de métaux (ou d'éléments lourds) tous les éléments chimiques plus « lourds » que l'hélium (les éléments de numéro atomique supérieur à 2). L'intérêt porté à ces éléments vient de ce que, d'une part ils sont peu abondants à l'échelle de l'Univers (un à quelques pour cent en masse, contre 74 % pour l'hydrogène et 23 à 25 % pour l'hélium), d'autre part ils ont été formés différemment (nucléosynthèse stellaire). La métallicité est ordinairement notée Z. Les fractions massiques de l'hydrogène et de l'hélium étant notées X et Y, ces trois nombres vérifient la relation . Au lieu de la métallicité on utilise souvent l'indice de métallicité (souvent dénommé simplement métallicité), fondé sur une comparaison avec le Soleil : où désigne le rapport des abondances atomiques des métaux et de l'hydrogène dans l'objet considéré, et la valeur de ce rapport pour la photosphère solaire. Comme les fractions massiques sont sensiblement proportionnelles aux fractions atomiques et que l'abondance de l'hydrogène varie peu en valeur relative, l'indice de métallicité est relié au rapport des métallicités de l'objet considéré et du Soleil : La métallicité du Soleil est Z = 0,0134. Un indice [M/H] égal à +1 ou −1 indique une métallicité Z dix fois supérieure ou dix fois inférieure à Z. Pour les objets peu lumineux on connaît souvent mal l'abondance détaillée des différents éléments chimiques. On se base alors sur certains éléments spécifiques, notamment le fer : où l'abondance atomique du fer, , remplace celle de l'ensemble des métaux, .