in ,

Les trous noirs primordiaux ont peut-être contribué à forger des éléments lourds

Illustration artistique d'une étoile à neutron / Crédits : Nasa

Une étude suggère que les trous noirs primordiaux ont peut-être contribué à forger des éléments lourds tels que l’or, le platine et l’uranium en dévorant les étoiles à neutrons de l’intérieur.

Les astronomes nous rappellent que nous sommes les sous-produits des étoiles, ces fours qui fusionnent depuis longtemps l’hydrogène et l’hélium pour former les éléments nécessaires à la vie grâce au processus de nucléosynthèse stellaire. Comme Carl Sagan le déclarait autrefois : « L’azote dans notre ADN, le calcium dans nos dents, le fer dans notre sang, le carbone dans nos tartes aux pommes ont été produits au cœur d’étoiles effondrées. Nous sommes faits de poussière d’étoiles ». Mais qu’en est-il des éléments plus lourds du tableau périodique, des éléments tels que l’or, le platine et l’uranium ?

L’origine de ces éléments plus lourds que le fer est un mystère astrophysique de longue date. Du moins, il n’est pas tout à fait clair. Ces éléments ne peuvent se « produire » que dans des circonstances très spécifiques où il existe une forte densité de neutrons. Ce n’est pas le cas dans les étoiles normales où la fusion des éléments lourds se produit à travers une chaîne plus lente de réactions. Les fusions d’étoiles à neutrons et certains types de supernovae ont longtemps été proposées, mais en est-on vraiment sûr ? Selon un nouvel article publié dans Physical Review Letters, signé de l’astrophysicien George Fuller, de l’Université de Californie à San Diego, la réponse est non. Des étoiles à neutrons qui percutent de minuscules trous noirs pour ensuite se faire dévorer de l’intérieur pourraient en revanche être de parfaites candidates.

Ce nouvel article théorise sur le fait que si un trou noir primordial (trou noir hypothétique formé pendant le Big Bang) de la bonne taille (autour d’un milliardième de la masse du Soleil, emballé dans un espace plus petit qu’un atome) s’écrase dans une étoile neutronique à rotation rapide, cela provoquerait une chaîne d’événements qui pourrait finalement résulter en la production de ces éléments lourds. Le trou noir sirotant la matière, le rayon de l’étoile à neutrons diminuerait alors et comme un patineur sur glace tourbillonnant avec ses bras alignés le long de son corps tournerait de plus en plus vite. La matière alors rejetée, riche en neutrons, permettrait des circonstances favorables à la production de ces éléments.

« Au cours des dernières millisecondes précédant la disparition de l’étoile de neutrons, la quantité de matériau éjecté et riche en neutrons suffit à expliquer les abondances observées des éléments lourds », note le chercheur. « À mesure que les étoiles à neutrons sont dévorées, celles-ci éjectent de la matière neutre froide qui décompresse, se réchauffe et fabrique ces éléments ».

Ce processus de création des éléments les plus lourds de la table périodique fournirait également des explications à un certain nombre d’autres casse-têtes non résolus dans l’univers et dans notre propre galaxie. « Étant donné que ces événements se produisent rarement, on peut comprendre pourquoi seulement une galaxie naine sur dix est enrichie en éléments lourds. La destruction systématique des étoiles neutroniques par les trous noirs primordiaux est compatible avec la rareté des étoiles à neutrons dans le centre galactique et dans les galaxies naines où la densité des trous noirs devrait être très élevée ».

Source