Représentation d'un artiste d'étoiles à neutrons se préparant à entrer en collision.
(Image: © NASA / Goddard Space Flight Center)
Les astronomes sont à la recherche des restes du collision neutron-étoile qui a donné à la Terre ses métaux précieux.
Quand nétoiles d'eutron fusionnent, ils déversent une richesse d'éléments de courte durée de vie dans leur environnement, et ces matériaux deviennent partie intégrante des systèmes solaires de formation ultérieure. Maintenant, les scientifiques tentent de se rapprocher de la fusion qui a semé notre système solaire en traçant les éléments produits par le matériau d'origine en décomposition. D'après ces travaux, ils pensent que la fusion responsable a eu lieu 100 millions d'années auparavant et à 1 000 années-lumière de la naissance de notre système solaire.
"C'était proche", a déclaré à Space.com le scientifique principal du projet, Szabolcs Marka, qui est physicien à l'Université de Columbia. "Si vous regardez le ciel et que vous voyez une fusion d'étoiles à neutrons à 1 000 années-lumière, cela éclipserait tout le ciel nocturne."
Marka et son collègue Imre Bartos, astrophysicien à l'Université de Floride, ont utilisé des météorites de l'aube du système solaire pour localiser la collision. Ils ont analysé les isotopes - saveurs d'éléments avec différents nombres de neutrons dans leurs atomes - dans ces roches.
Premièrement, ils ont calculé la quantité d'isotopes radioactifs dans le premier système solaire; puis les chercheurs ont comparé leurs mesures avec la quantité d'isotopes produits par étoile à neutrons les fusions. Marka a présenté les résultats de ses recherches en janvier à l'hiver réunion de l'American Astronomical Society à Honolulu.
"Notre" fusion neutrons-étoiles
Les éléments lourds de l'univers, tels que l'or, le platine et le plutonium, se forment lorsque les neutrons bombardent les atomes existants. Lors de telles collisions, un le neutron neutre peut émettre un électron chargé négativement, devenant un proton chargé positivement et changeant l'identité de l'atome.
Ce processus, connu sous le nom de capture rapide de neutrons, ne se produit que lors des explosions les plus puissantes, telles que les supernovas et les fusions d'étoiles à neutrons. Mais les scientifiques continuent de débattre lequel de ces événements extrêmes est responsable de la majeure partie des éléments lourds dans l'univers.
Marka et Bartos se sont donc tournés vers les météorites anciennes pour essayer de comprendre quel type d'événement ensemencé le premier système solaire. Enfermé à l'intérieur de ces roches du jeune système solaire est un matériau qui a craché d'une explosion, et bien que ces éléments initiaux étaient radioactifs et rapidement décomposés, ils ont laissé des signatures de leur présence passée.
Et comme Observatoire des ondes gravitationnelles de l'interféromètre laser (LIGO) commence à identifier les fusions potentielles d'étoiles à neutrons, les scientifiques appliquent ses observations pour aider à identifier les contributeurs les plus probables du matériau formé lors d'une fusion à proximité, ce que Marka a appelé "le breuvage de la sorcière de la galaxie", le matériau en décomposition lente qui a fait son chemin vers le système solaire.
Des études antérieures ont estimé qu'une supernova se produit dans la Voie lactée une fois tous les 50 ans environ. Les nouvelles observations de LIGO suggèrent que les fusions d'étoiles à neutrons se produisent beaucoup moins fréquemment, environ une fois tous les 100 000 ans. La quantité d'éléments lourds dans le système solaire suggère qu'ils provenaient d'un fusion d'étoiles à neutrons à proximité, car les origines des supernova auraient donné plus de matière.
De là, la paire s'est appuyée sur les isotopes individuels pour déterminer où et quand la fusion locale des étoiles à neutrons du système solaire s'était produite.
"Chaque isotope est un chronomètre à partir de l'explosion", a déclaré Marka. En étudiant la quantité restante de chaque isotope lors de la capture du matériau, il a pu déterminer l'âge de la collision qui a submergé le système solaire. "Il n'y a qu'un seul moment où ils sont tous d'accord", a-t-il déclaré. Ce point s'est produit environ 100 millions d'années avant système solaire formé, un clin d'œil dans les échelles de temps astronomiques. L'équipe a également calculé la distance à laquelle les étoiles sont entrées en collision, une distance de 1 000 années-lumière, en fonction de la quantité de matière qui s'est retrouvée dans le système solaire.
L'équipe n'a pas pu déterminer la direction dans laquelle ces éléments lourds sont entrés dans le quartier qui deviendrait notre système solaire, une découverte qui pourrait théoriquement permettre aux scientifiques de localiser les restes de la collision. Le problème est que le soleil ne s'est pas arrêté depuis 4,5 milliards d'années depuis sa formation; au lieu de cela, il a voyagé dans la galaxie.
En chemin, il a laissé derrière lui les étoiles qui se sont formées près de lui dans le même amas, étoiles que les astronomes ont longtemps chassées en vain. Marka espère qu'un jour, les astronomes trouveront ces étoiles sœurs et les restes de la fusion des étoiles à neutrons qui a formé le système solaire.
Selon Marka, la nouvelle découverte a frappé près de chez soi. "Les gens pleuraient en fait", a-t-il dit, faisant référence aux membres de son équipe.
Il a dit qu'il pensait qu'une forte réaction émotionnelle était survenue parce que cette fusion neutrons-étoiles n'était pas seulement un événement qui s'était produit dans l'espace. C'était celui qui a contribué à chacun de nous, personnellement.
"Ce n'est pas ésotérique, c'est le nôtre", a déclaré Marka. "Pas la nôtre dans la galaxie mais la nôtre dans le système solaire."
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