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Il y a trop d’or dans l’univers. Personne ne sait d’où ça vient.

Quelque chose pleut de l’or dans l’univers. Mais personne ne sait ce que c’est.

Voici le problème: l’or est un élément, ce qui signifie que vous ne pouvez pas passer par des réactions chimiques ordinaires – bien que les alchimistes aient essayé pendant des siècles. Pour fabriquer le métal étincelant, vous devez lier 79 protons et 118 neutrons pour former un seul noyau atomique. C’est une réaction de fusion nucléaire intense. Mais une fusion aussi intense ne se produit pas assez fréquemment, du moins pas à proximité, pour créer le trésor géant d’or que nous trouvons sur Terre et ailleurs dans le système solaire. Et une nouvelle étude a révélé que l’origine de l’or la plus communément théorisée – les collisions entre étoiles à neutrons – ne peut pas non plus expliquer l’abondance de l’or. Alors d’où vient l’or? Il existe d’autres possibilités, y compris des supernovas si intenses qu’elles transforment une étoile à l’envers. Malheureusement, même des phénomènes aussi étranges ne peuvent pas expliquer à quel point l’univers local est blingé, selon la nouvelle étude.

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Les collisions d’étoiles à neutrons construisent de l’or en brisant brièvement des protons et des neutrons ensemble dans des noyaux atomiques, puis en crachant ces noyaux lourds nouvellement liés à travers l’espace. Les supernovas régulières ne peuvent pas expliquer l’or de l’univers, car les étoiles suffisamment massives pour fusionner l’or avant de mourir – qui sont rares – deviennent des trous noirs lorsqu’elles explosent, a déclaré Chiaki Kobayashi, astrophysicien à l’Université du Hertfordshire au Royaume-Uni et plomb auteur de la nouvelle étude. Et, dans une supernova ordinaire, cet or est aspiré dans le trou noir.

Alors qu’en est-il de ces supernovas étranges, qui tournent les étoiles? Ce type d’explosion d’étoiles, une soi-disant supernova magnéto-rotationnelle, est « une supernova très rare, tournant très vite », a déclaré Kobayashi à 45secondes.fr.

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Au cours d’une supernova magnéto-rotationnelle, une étoile mourante tourne si vite et est dévastée par des champs magnétiques si puissants qu’elle se retourne à l’envers lorsqu’elle explose. En meurant, l’étoile projette des jets de matière chauffés à blanc dans l’espace. Et parce que l’étoile a été retournée, ses jets sont remplis de noyaux d’or. Les étoiles qui fusionnent de l’or sont rares. Les étoiles qui fusionnent l’or puis le vomissent dans l’espace comme celui-ci sont encore plus rares.

Mais même les étoiles à neutrons et les supernovas magnéto-rotationnelles ne peuvent pas expliquer la manne d’or de la Terre, ont découvert Kobayashi et ses collègues.

« Il y a deux étapes à cette question », dit-elle. « Le premier est: les fusions d’étoiles à neutrons ne sont pas suffisantes. Deuxième numéro: même avec la deuxième source, nous ne pouvons toujours pas expliquer la quantité d’or observée. »

Des études antérieures avaient raison de dire que les collisions d’étoiles à neutrons libèrent une pluie d’or, a-t-elle déclaré. Mais ces études ne tenaient pas compte de la rareté de ces collisions. Il est difficile d’estimer avec précision la fréquence à laquelle de minuscules étoiles à neutrons – elles-mêmes les restes ultra-denses d’anciennes supernovas – claquent ensemble. Mais ce n’est certainement pas très courant: les scientifiques ne l’ont vu qu’une seule fois. Même des estimations approximatives montrent qu’ils ne se heurtent pas assez souvent pour avoir produit tout l’or trouvé dans le système solaire, ont découvert Kobayashi et ses co-auteurs.

« Il y a deux étapes à cette question », dit-elle. « Le premier est: les fusions d’étoiles à neutrons ne sont pas suffisantes. Deuxième numéro: même avec la deuxième source, nous ne pouvons toujours pas expliquer la quantité d’or observée. »

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Des études antérieures avaient raison de dire que les collisions d’étoiles à neutrons libèrent une pluie d’or, a-t-elle déclaré. Mais ces études ne tenaient pas compte de la rareté de ces collisions. Il est difficile d’estimer avec précision la fréquence à laquelle de minuscules étoiles à neutrons – elles-mêmes les restes ultra-denses d’anciennes supernovas – claquent ensemble. Mais ce n’est certainement pas très courant: les scientifiques ne l’ont vu qu’une seule fois. Même des estimations approximatives montrent qu’ils ne se heurtent pas assez souvent pour avoir produit tout l’or trouvé dans le système solaire, ont découvert Kobayashi et ses co-auteurs.

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« Cet article n’est pas le premier à suggérer que les collisions d’étoiles à neutrons sont insuffisantes pour expliquer l’abondance d’or », a déclaré Ian Roederer, astrophysicien à l’Université du Michigan, qui recherche des traces d’éléments rares dans des étoiles lointaines.

Mais le nouvel article de Kobayashi et de ses collègues, publié le 15 septembre dans The Astrophysical Journal, a un gros avantage: il est extrêmement complet, a déclaré Roederer. Les chercheurs ont déversé une montagne de données et les ont connectées à des modèles robustes de la façon dont la galaxie évolue et produit de nouveaux produits chimiques.

« Le papier contient des références à 341 autres publications, ce qui représente environ trois fois plus de références que les articles typiques dans The Astrophysical Journal ces jours-ci », a déclaré Roederer à 45secondes.fr.

Rassembler toutes ces données d’une manière utile, a-t-il dit, équivaut à un «effort herculéen».

En utilisant cette approche, les auteurs ont pu expliquer la formation d’atomes aussi légers que le carbone-12 (six protons et six neutrons) et aussi lourds que l’uranium-238 (92 protons et 146 neutrons). C’est une gamme impressionnante, a déclaré Roederer, couvrant des éléments qui sont généralement ignorés dans ces types d’études.

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Surtout, les calculs ont fonctionné.

Les collisions d’étoiles à neutrons, par exemple, ont produit du strontium dans leur modèle. Cela correspond aux observations du strontium dans l’espace après la collision d’une étoile à neutrons que les scientifiques ont directement observée.

Les supernovas magnéto-rotationnelles ont expliqué la présence d’europium dans leur modèle, un autre atome qui s’est avéré difficile à expliquer dans le passé.

Mais l’or reste une énigme.

Quelque chose là-bas que les scientifiques ne connaissent pas doit être la fabrication de l’or, a déclaré Kobayashi. Ou il est possible que les collisions d’étoiles à neutrons produisent beaucoup plus d’or que ne le suggèrent les modèles existants. Dans les deux cas, les astrophysiciens ont encore beaucoup de travail à faire avant de pouvoir expliquer d’où vient tout ce bling bling.

Publié à l’origine sur 45secondes.fr.

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