Technologie

Explosion de Heavy Metal! L'effondrement gravitationnel d'étoiles massives pourrait créer des éléments plus lourds

Explosion de Heavy Metal! L'effondrement gravitationnel d'étoiles massives pourrait créer des éléments plus lourds


Une nouvelle théorie remet en question les idées sur la manière dont des éléments lourds tels que l'or, l'argent et le platine ont atteint la Terre.

Avez-vous déjà vu un bijou que vous pensiez extraordinaire?

Il s'avère que vous aviez raison si ces bijoux contiennent de l'or, de l'argent ou du platine.

Une nouvelle recherche d’un physicien de l’Université de Guelph pourrait renverser notre compréhension de la provenance des éléments lourds de la Terre, tels que l’or et le platine. Les résultats suggèrent que la plupart d'entre eux ont été vomis à la suite d'une ancienne et ancienne explosion stellaire. Un type d’événement qui jusqu’à présent a été quelque peu négligé par la science.

Le professeur de physique Daniel Siegel indique dans son nouvel article qu'environ 80% des éléments lourds de l'univers se forment probablement dans des collapsars - une forme rare mais lourde d'explosion de supernova. Les collapsars résultent de l'effondrement gravitationnel d'étoiles anciennes et massives représentant environ 30 fois la masse du Soleil.

Ces nouvelles découvertes vont à l'encontre du consensus actuel dans la communauté scientifique selon lequel ces éléments proviennent pour la plupart de collisions entre étoiles à neutrons ou entre une étoile à neutrons et un trou noir, fait remarquer Siegel.

Son article co-écrit avec des collègues de l'Université Columbia est publié aujourd'hui dans la revue Nature.

À l'aide de supercalculateurs, l'équipe a simulé la dynamique des collapsars - de vieilles étoiles massives qui subissent un effondrement gravitationnel et forment des trous noirs.

Dans le cadre de leur modèle, des collapsars massifs à rotation rapide rejettent des éléments lourds dont les quantités et la distribution ressemblent étonnamment à ce que nous observons dans notre système solaire, selon Siegal, qui a rejoint l’Université de Waterloo ce mois-ci et est également nommé à la Perimeter Institute for Theoretical. Physique, à Waterloo, Ont.

le disque d'accrétion autour d'un trou noir (indiqué en gris) qui forme une supernova de type collapsar. La vue de dessus coupe à travers le disque pour montrer comment la densité change verticalement. La vue de dessous montre le disque comme si d'en haut. Environ 60% seulement du matériel introduit dans le disque tombera dans le trou noir. Les 40% restants seront éjectés par les vents. Ce matériau éjecté est ce que nous pensons être l’origine de la plupart des éléments de processus r de l’univers. (Siegal)

Genèse des métaux lourds remoulée

La plupart des éléments présents dans la nature ont été créés lors de réactions nucléaires dans des étoiles et ont été finalement expulsés par d’énormes explosions stellaires.

Les éléments lourds trouvés sur Terre et ailleurs dans l'univers, issus d'explosions anciennes, vont de l'or et du platine à l'uranium et au plutonium utilisés dans les réacteurs nucléaires, en passant par des éléments chimiques plus exotiques, tels que le néodyme, présents dans des biens de consommation tels que l'électronique.

Jusqu'à présent, les scientifiques pensaient que ces éléments étaient principalement constitués de collisions stellaires impliquant des étoiles à neutrons ou des trous noirs - comme la collision de deux étoiles à neutrons observée par des détecteurs liés à la Terre qui ont fait les gros titres en 2017.

Siegal et son équipe ont commencé leurs travaux dans le but de comprendre la physique de ces fusions. C'était avant que leurs simulations pointent vers des collapsars comme une chambre de naissance d'éléments lourds.

Bien que les collapsars soient un peu moins fréquents que les fusions sur le temps cosmique, ils traitent beaucoup plus d'éléments lourds (Siegal, Barnes, Metzger, (2019) Nature)

Siegal a déclaré: "Nos recherches sur les fusions d'étoiles à neutrons nous ont conduit à penser que la naissance de trous noirs dans un type d'explosion stellaire très différent pourrait produire encore plus d'or que les fusions d'étoiles à neutrons."

Il pense que même si les collapsars - qui produisent des sursauts gamma intenses - peuvent ne pas être fréquents, ils en tiennent compte dans la génération d’éléments lourds.

Siegal poursuit: «Quatre-vingt pour cent des éléments les plus lourds que nous voyons devraient provenir d’effondrements. Les collapsars sont assez rares dans les occurrences de supernovae, encore plus rares que les fusions d'étoiles à neutrons - mais la quantité de matériaux qu'ils éjectent dans l'espace est bien supérieure à celle provenant de fusions d'étoiles à neutrons. "

L'équipe espère maintenant voir son modèle théorique validé par des observations. Siegel lui-même estime que les instruments à infrarouge tels que ceux utilisés à l'étranger, le télescope spatial James Webb, dont le lancement est prévu pour 2021, devraient être en mesure de détecter le rayonnement révélateur d'éléments lourds provenant d'un collapsar situé dans une lointaine galaxie.

«Ce serait une signature claire», a-t-il déclaré. Il a également ajouté que les astronomes pourraient également détecter des collapsars en examinant la quantité et la distribution d'éléments lourds dans d'autres étoiles de notre galaxie, la Voie lactée.

Siegel a déclaré que cette recherche pourrait également fournir des indices sur le début de notre galaxie: «Essayer de déterminer d'où viennent les éléments lourds peut nous aider à comprendre comment la galaxie a été assemblée chimiquement et comment elle s'est formée. Cela peut en fait aider à résoudre certaines grandes questions de la cosmologie, car les éléments lourds constituent un bon traceur. "

Cette année marque le 150e anniversaire de la création du tableau périodique des éléments chimiques par Dmitri Mendeleïev. Depuis lors, les scientifiques ont ajouté de nombreux autres éléments au tableau périodique, un élément de base des manuels et des classes de sciences dans le monde.

En parlant du chimiste russe, Siegel a déclaré: «Nous connaissons de nombreux autres éléments qu’il ne connaissait pas. Ce qui est fascinant et surprenant, c’est qu’après 150 ans d’étude des éléments fondamentaux de la nature, nous ne comprenons toujours pas comment l’univers crée une grande fraction des éléments du tableau périodique. "

Recherche originale: Collapsars en tant que source majeure d’éléments de processus r, Siegal, Barnes, Metzger, (2019) Nature

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1136-0

Show More

SupportIvy

SupportIvy.com : Un lieu pour partager le savoir et mieux comprendre le monde. Meilleure plate-forme de support gratuit pour vous, Documentation &Tutoriels par les experts.

Related Articles

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Close
Close