Découvrir une source cosmique alternative d’or
Les scientifiques ont découvert que l’explosion d’une étoile à neutrons de faible masse pourrait être une source cosmique alternative de lanthanides et d’autres éléments lourds, notamment des métaux précieux comme l’or et le platine.
Les étoiles à neutrons sont les noyaux effondrés d’étoiles massives dont la masse varie de 10 à 25 fois celle du Soleil. Après l'explosion finale, l'étoile laisse derrière elle un corps compact d'une masse similaire à celle du Soleil, d'un diamètre d'environ 20 kilomètres. Un corps aussi compact est suffisamment stable pour exister seul. Mais dans un système d’étoiles à neutrons binaires, l’interaction avec une étoile à neutrons compagnon peut conduire à quelque chose d’excitant.
Normalement, lorsque deux étoiles à neutrons sont suffisamment proches, elles fusionnent et entrent en collision. Ce processus est la principale source de lanthanides et d’éléments lourds dans l’univers. La collision peut créer une condition connue sous le nom de processus r pour la synthèse de ces éléments.
Le premier événement de fusion d’étoiles à neutrons binaires a été observé en 2017. Cependant, le canal de fusion à lui seul n’était pas suffisant pour expliquer les éléments lourds à l’échelle cosmique.
L'équipe, dirigée par le Dr Sheng-Chi Leung, professeur adjoint de physique à l'Université d'État de New York, en collaboration avec le Dr Chun-Ming Yip, le Dr Ming-Chung Zhu et le Dr Lap-Ming Lin, du L'Université chinoise de Hong Kong a observé que même sans collision directe, l'étoile à neutrons primaire pourrait... Perdre de la masse au profit de l'étoile à neutrons qui l'accompagne par la force de marée.
Les modèles théoriques prédisent qu’après avoir perdu suffisamment de masse, l’étoile devient instable, entraînant une pulsation incontrôlée et une explosion ultérieure.
Pour leur étude, l’équipe a cherché à savoir si ce canal était capable de fabriquer des éléments lourds similaires au canal de fusion.
Il existe très peu d’études antérieures sur ce processus, car la modélisation représente un défi informatique qui implique de prendre en compte les réactions nucléaires à très grande échelle et l’environnement extrême entourant l’étoile à neutrons.
L’équipe a réussi à surmonter la barrière informatique et à simuler la manière dont ces explosions se produisent. Pour s’assurer que la stœchiométrie était calculée correctement, ils ont utilisé un vaste réseau nucléaire de plus de 3 000 isotopes combiné aux dernières microphysiques.
Leurs nouveaux résultats confirment qu’une seule étoile à neutrons de faible masse est instable et pourrait exploser. La composition chimique des éjectas est très similaire à celle du soleil, notamment en éléments lourds. Cela suggère que ce scénario pourrait constituer une autre manière importante d’expliquer la répartition des éléments chimiques dans l’univers.
Cette étude met en lumière l'une des questions fondamentales concernant l'univers : d'où viennent tous les éléments chimiques ? Et comment l'univers a-t-il évolué de l'hydrogène et de l'hélium à 118 éléments divers ?
L'équipe continuera d'étudier les possibilités de détection de l'explosion et d'améliorer la physique des entrées pour rendre les simulations plus réalistes.
Source : phys.org