Les ondes gravitationnelles pourraient avoir rendu la vie humaine possible

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La fusion de deux étoiles à neutrons. Crédits : NASA / CXC / M.Weiss

Une étude récente dirigée par John R. Ellis du Kings College de Londres suggère un lien inattendu entre l’existence humaine et les ondes gravitationnelles, ces pulsations invisibles de l’espace-temps. En plongeant dans le cœur même des processus astrophysiques, les chercheurs ont soulevé cette question captivante.

Nous sommes tous des poussières d’étoiles

Les éléments fondamentaux qui composent les êtres humains, tels que l’hydrogène, le carbone et l’oxygène, ont des origines fascinantes. L’hydrogène, l’élément le plus abondant de l’univers, s’est formé peu de temps après le Big Bang, lors des premières phases de l’expansion cosmique. Les réactions nucléaires dans les étoiles, principalement dans les processus de fusion thermonucléaire, ont ensuite produit du carbone et de l’oxygène.

Après avoir été produits dans les étoiles par des processus de fusion thermonucléaire, ces éléments sont finalement dispersés dans l’univers par le biais d’explosions de supernovae, où ils peuvent intégrer de nouvelles étoiles et planètes.

Cependant, certains éléments cruciaux pour notre santé et notre développement ne sont pas produits dans ces processus stellaires. Leur origine se trouverait en effet dans des événements encore plus spectaculaires dans l’univers. C’est notamment le cas de l’iode et du brome qui se formeraient lors de collisions violentes entre des étoiles à neutrons.

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Illustration d’artiste de deux étoiles à neutrons en collision. Crédits: NASA / Swift / Dana Berry

Un lien entre ondes gravitationnelles et vie sur Terre

Dans le détail, les étoiles à neutrons sont les noyaux denses et compacts qui restent après l’explosion d’une étoile massive en supernova. Lorsque deux de ces étoiles à neutrons orbitent l’une autour de l’autre en raison de leur gravité mutuelle, elles émettent des ondes gravitationnelles, des ondulations dans l’espace-temps lui-même. Avec le temps, l’énergie perdue sous forme d’ondes gravitationnelles entraîne un rapprochement progressif des étoiles à neutrons.

Lorsqu’elles entrent en collision, l’impact libère alors une quantité d’énergie phénoménale, générant des températures et une pression extrêmes. Dans ces environnements violents, des réactions nucléaires se produisent rapidement, formant une variété d’éléments chimiques plus lourds que ceux produits dans les étoiles ordinaires.

Parmi ces éléments, l’iode et le brome sont particulièrement notables en raison de leur importance pour la vie sur Terre. L’iode est par exemple un composant essentiel des hormones thyroïdiennes, tandis que le brome est impliqué dans la structure et le développement des tissus.

En d’autres termes, l’étude avance l’hypothèse que les ondes gravitationnelles, en induisant le rapprochement et la collision de ces étoiles à neutrons, pourraient jouer un rôle crucial dans la synthèse de certains éléments lourds essentiels au développement des humains et plus généralement des mammifères.

Le signal d’ondes gravitationnelles GW170817, détecté en 2017, est d’ailleurs un exemple notable de cette relation. Provenant de la fusion de deux étoiles à neutrons, il avait en effet fourni des preuves tangibles de la production d’éléments lourds tels que l’iode.

Les détails de l’étude sont publiés sur le site de pré-impression arXiv.