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La fusion des étoiles à neutrons

La fusion des étoiles à neutrons a donné au système solaire des éléments lourds

Les étoiles à neutrons en collision ont peut-être ensemencé notre système solaire d’éléments lourds de grande valeur.
Avant que les planètes de notre système solaire ne se forment ou que le Soleil ne se mette à briller, deux autres étoiles devaient mourir. Leur mort et leur collision ultérieure ont ensemencé la zone où se trouve notre région avec la plupart des matériaux lourds nécessaires à la vie sur Terre. Aujourd’hui, 4,6 milliards d’années plus tard, les astronomes reconstituent l’histoire de ces étoiles mortes depuis longtemps.

Pour ce faire, les chercheurs ont étudié différentes façons de fabriquer les éléments lourds en question – explosions d’étoiles ou collisions violentes entre étoiles ainsi que la fréquence de ces phénomènes et le moment où les éléments de notre système solaire ont été produits. Les chercheurs Imre Bartos et Szabolcs Márka ont publié leurs résultats le 2 mai dans la revue Nature.

Faire pleuvoir

Pensez à l’école secondaire, et à un moment donné, vous avez probablement dû étudier le tableau périodique, une longue liste de toutes les configurations possibles de matériaux qui composent le monde qui nous entoure. Mais alors que nous parlons beaucoup de carbone et d’azote, d’argent et d’or, ou même de plomb et d’uranium, la vérité est que la majeure partie de l’univers est composée de seulement deux éléments : l’hydrogène et l’hélium.

Les étoiles doivent fabriquer tous les autres éléments de l’univers dans leurs noyaux alimentés par fusion nucléaire. Et même ils s’arrêtent quand ils atteignent l’élément fer, seulement 26ème dans l’ordre sur le tableau périodique (les éléments sont disposés du plus léger, avec le plus petit nombre de protons, au plus lourd, avec le plus). Ensuite, tout ce que nous avons provient de processus plus exotiques ou extrêmes, comme l’explosion d’une étoile à la fin de sa vie – ou la collision dramatique d’une étoile avec une autre. La première est beaucoup plus courante que la seconde, du moins lorsqu’il s’agit d’étoiles à neutrons, les noyaux denses d’étoiles massives et mortes. Ils font les collisions les plus dramatiques, à peine moins énergiques que deux trous noirs qui entrent en collision.

Les fusions d’étoiles neutroniques ne se produisent que quelques fois par million d’années dans notre galaxie (bien que nous les suivions parfois d’encore plus loin par des ondes gravitationnelles). En revanche, une nouvelle supernova explose quelques fois par siècle quelque part dans la Voie lactée. Bartos et Márka ont examiné ces taux et les ont comparés à l’âge des matériaux qu’ils ont mesurés dans notre système solaire.

Plus précisément, ils se sont penchés sur les météorites, que les astronomes considèrent comme les éléments constitutifs du système solaire. Ces roches spatiales ont passé les derniers milliards d’années à flotter dans l’espace. Les matériaux sur Terre, quant à eux, ont été fortement transformés, fondus et remodelés, confondant l’horloge cosmique de l’endroit où leurs éléments se sont formés à l’origine. Les météorites portent donc l’histoire de la formation des éléments qui composent notre système solaire – et il s’avère qu’il s’est passé quelque 80 millions d’années avant la formation de notre planète.

Les chercheurs ont ensuite effectué des simulations de l’évolution de la Voie lactée, testant différentes histoires de fusions d’étoiles à neutrons et la façon dont elles affecteraient la composition de notre système solaire actuel. Ils ont découvert qu’une seule fusion d’étoiles à neutrons aurait pu déposer une quantité importante des éléments lourds dont nous disposons aujourd’hui en explosant à moins de 1 000 années-lumière du nuage de poussière qui allait devenir un jour notre système solaire.

Il aurait déversé dans le système solaire quelque chose comme un dixième de la masse de matière lourde de la Lune. “Si un événement comparable se produisait aujourd’hui à une distance similaire du système solaire, le rayonnement qui s’ensuivrait pourrait éclipser le ciel nocturne tout entier “, a déclaré Márka dans un communiqué.

David Schmidt

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